[发明专利]一种在“三下”煤层条带采煤中确定合理采留宽度的方法

说明书

本发明涉及一种“三下”煤层条带法开采的采煤方法。特别是涉及一种确定“三下”煤层条带采煤法在Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级顶板条件下合理采留宽度的方法。

用条带法开采“三下”煤层时，其技术核心是确定条带的采宽，然后根据条带的采宽计算条带的留宽。其目的是使地表不出现波浪式下沉。现有确定条带采宽的方法是根据国内外的经验取采宽为20米-40米或采深H的H/4-H/10，然后根据所选择的采宽计算出条带的留宽。这种方法存在的问题是：一、不能保证地表在开采后不下沉。因此一旦地表发生下沉，地表设施就会发生裂隙，倾斜甚至倒塌等事故，对于平原地区，就会造成地面积水，其后果和损失可想而知。二、由于条带采宽的确定没有和回采工作面初次跨落步距相结合考虑，使采宽采完后搬家跳面时，很容易违背初次放顶期间顶板管理的原则。即本应在初次放顶期间，工作面要加强支护，但由于受采宽限制要跳眼搬家撤出支护，极易造成人身和机械事故，显然在安全上是不利的。三、由于采宽的选择范围较宽，由此所计算出的留宽的范围也较宽；若采宽的数值选择得较大，不能保证安全；若采宽的数值选择得较小，使煤炭的采出率较低。

本发明的目的在于设计能够保证地表不下沉和安全生产的一种确定“三下”煤层条带采煤法Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级顶板条件下合理采留宽度的方法。

本发明的目的还在于设计在保证地表不下沉和安全生产的前提下煤炭采出量较大的一种确定“三下”煤层条带采煤法Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级顶板条件下合理采留宽度的方法。

本发明是这样实现的：

当用条带采煤法回采同一煤层保护煤柱线以内的煤时，其采留宽度是按如下方法确定的：

1、确定采宽a；

2、根据采宽a，计算留宽b；

3、检验：留宽b同时要满足：留宽b与煤层采高h之比应大于或等于5，即

                          b/h≥5；

其特点是，在确定采宽是a时，按如下步骤确定：

(1)、搜集观测与保护煤柱内相邻的煤柱外区段的煤层顶板的初次跨落步距L；

(2)、计算条带的采宽a：

对于Ⅱ级顶板：a≤L(米)-5(米)

对于Ⅲ级或Ⅳ级顶板：a≤L(米)-7(米)。

在上述技术方案中，其特点还在于a：

对于Ⅱ级顶板：a=L(米)-5(米)

对于Ⅲ级或Ⅳ级顶板：a=L(米)-7(米)。

本发明的主要特点是：

1、由于本发明在确定采宽a时是与保护煤柱内相邻的煤柱外区段的煤层顶板初次垮落步距L相结合来考虑的，从而保证了地表在开采后不下沉，对地表设施不用采取任何维护或搬迁等措施，因此可节省大量资金。

2、同样原因，本发明能够满足工作面跳眼搬家操作规程的规定，实现安全生产。

3、由于本发明所确定的采宽和由此所计算出的留宽较为精确，从而在保证地表开采后不下沉和实现安全生产的前提下大大提高了条带的采出率。使煤炭的采出率平均提高10％。

4、本发明还具有方法简单，易于工程技术人员掌握和运用等特点。

图1：本发明计算留宽的受力分析示意图；

图2：沿煤层俯视方向的采留宽示意图。

P-上覆岩层的重量； P₁-作用到顶板上的正压力；H₁-最大开采深度；α-煤层倾角；a-采宽；b-留宽；C₁-上巷宽；C₂-下巷宽；S-工作面长度；r-上覆岩石加权平均容重(吨/米³)；h-煤层采高。

下面将结合附图对本发明作进一步描述：

实施例一：

已知条件：

双鸭山矿务局岭东煤矿八井的20#煤层，是双鸭山市化工厂、定国山水库矿筛选楼及煤仓，矿区铁路等保护煤柱。该处地表标高为+140米，最低开采标高为-240米。化工厂内有高40米的烟囱和输送有毒气体的管道并位于地沟内。筛选楼及煤仓高28米，该煤层的直接顶板级别为Ⅳ级；最大开采深度H₁为380米；上覆岩石加权平均容重r为2.5吨/米³；煤层倾角α为18°；煤层单向抗拉强度R_e为2650吨/米³；煤层采高h为2米；安全备用系数n为1.03。

其条带采留宽度的确定方法如下：

1、及时准确地收集和观测与保护煤柱内相邻的煤柱外区段的煤层板初次跨落步距L为27米。

2、根据初次跨落步距L，确定条带采宽a，对于Ⅳ级顶板，取条带的采宽a=L-7=27-7=20(米)。

3、计算留宽b：