一种高抽巷采动合理位置的确定方法及装置制造方法及图纸

本申请公开了一种高抽巷采动合理位置的确定方法及装置。确定方法，其特征在于，包括以下步骤：确定采空区中冒落带的高度和裂缝带的范围；将高抽巷的适宜层位选择在裂缝带中下部，并满足下列公式：Hz＝Hm+ΔHm，Hm＜Hz＜Hl，其中，Hz为高抽巷层位高度，m；Hm为冒落带高度，m；ΔHm为防止高抽巷破坏安全保险高度，取1～1.5倍采高，m；Hl为裂缝带高度，m。

A Method and Device for Determining the Reasonable Location of Mining in High Drainage Roadway

This application discloses a method and device for determining the reasonable position of mining in high extraction roadway. The method is characterized by the following steps: determining the height of caving zone and the range of fracture zone in goaf; selecting the suitable strata of high extraction roadway in the middle and lower part of fracture zone, and satisfying the following formulas: Hz=Hm+Hm, Hm

【技术实现步骤摘要】
一种高抽巷采动合理位置的确定方法及装置
本公开一般涉及煤矿开采
，具体涉及一种高抽巷采动合理位置的确定方法及装置。
技术介绍
瓦斯事故是目前煤矿生产中发生频率最高、危险程度最大、破坏最为严重的灾害之一。综放开采受多种因素制约，尤其是煤层瓦斯的制约。随着矿井开采向深部延伸，瓦斯含量和瓦斯压力越来越大，瓦斯制约生产的“瓶颈”问题也越来越突出，仅靠风排瓦斯已无法保证正常生产，放顶煤的高强度开采使得工作面上隅角及回风巷内瓦斯屡屡超限，严重影响正常生产，并对人员和设备安全造成巨大威胁。高抽巷作为一种有效抽放采空区瓦斯的手段，在我国很多高瓦斯矿区得到了广泛应用。高抽巷抽放效果好，抽放量大，随着回采强度的加大，裂隙形成越好，抽放效果越明显；正常回采过程中抽出的瓦斯浓度稳定，在回采结束后的一定时间内有稳定的抽出瓦斯浓度，可以降低下一煤层或同煤层工作面回采期间瓦斯管理的压力；便于日常管理、观测，易于控制瓦斯抽出量，改善工作面作业环境。合理布置顶板高抽巷，不仅可以从设计源头上解决工作面上隅角瓦斯超限问题，而且能够简化通风系统、增强瓦斯抽采效果。高抽巷一旦投入使用后工作人员无法进入，由于下方工作面的采动影响，处于采动裂隙带内的高抽巷必然发生变形破坏，高抽巷的变形破坏情况直接影响临近层瓦斯抽采，制约着高瓦斯矿井的高产高效生产。目前国内外学者对高抽巷的采动变形破坏缺乏系统研究，因此，对高抽巷采动破坏机理及优化布置研究是十分有必要的。高抽巷的最佳布置层位是否合理不仅与工作面瓦斯抽采效果紧密相关，而且可能影响高抽巷自身维护的难易程度，若将巷道布置在冒落带内，高抽巷不但会随采空区岩层冒落而破坏，而且它将处于矸石自然堆积区内，区域瓦斯浓度不稳定，抽放效果较差；若把高抽巷布置在弯曲下沉带内，带内岩层透气性差，不容易抽出瓦斯。因此，亟需提出一套切实可行的高抽巷采动合理位置的确定方法，以适应不断向深部延伸的矿井开采的需求。
技术实现思路
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种高抽巷采动合理位置的确定方案。第一方面，本申请实施例提供了一种高抽巷采动合理位置的确定方法，包括以下步骤：确定采空区中冒落带的高度和裂缝带的范围；将高抽巷的适宜层位选择在裂缝带中下部，并满足下列公式：Hz＝Hm+ΔHm，Hm＜Hz＜Hl，其中，Hz为高抽巷层位高度，m；Hm为冒落带高度，m；ΔHm为防止高抽巷破坏安全保险高度，取1～1.5倍采高，m；Hl为裂缝带高度，m。所述冒落带高度采用下式计算：Hm＝h/(k－1)cosα式中：h为采高；k为冒落岩石平均碎胀系数；α为煤层平均倾角。采用冒落带的理论计算其高度，所述裂缝带高度采用下式计算：Hl＝100h/(ah+b)±ca、b、c为待定常数，由裂缝带的岩性确定。当所述岩性为坚硬岩石时，a＝1.2,b＝2.0,c＝8.9；当所述岩性为中硬岩石时，a＝1.6,b＝3.6,c＝5.6；当所述岩性为软弱岩石时，a＝3.1,b＝5.0,c＝4.0；当所述岩性为极软弱岩石时，a＝5.0,b＝8.0,c＝3.0。本申请实施例还提供了另一种高抽巷采动合理位置的确定方法，包括以下步骤：确定高抽巷层位高度Hz，其中，Hz满足下式：h(k-l)cosα＜Hz＜100h/(ah+b)±c其中，h为采高；k为冒落岩石平均碎胀系数；α为煤层平均倾角；a、b、c为待定常数，由a、b、c待定常数取值表确定。第二方面，本申请实施例提供了一种高抽巷采动合理位置的确定装置，包括：获取单元，配置用于获取采空区冒落带的高度和裂缝带的范围；分析单元，配置用于根据所述冒落带的高度、裂缝带的高度范围和采高确定高抽巷的适宜层位。所述高抽巷的适宜层位选择在裂缝带中下部，并满足下列公式：Hz＝Hm+ΔHm，Hm＜Hz＜Hl，其中，Hz为高抽巷层位高度，m；Hm为冒落带高度，m；ΔHm为防止高抽巷破坏安全保险高度，取1～1.5倍采高，m；Hl为裂缝带高度，m。所述冒落带高度采用下式计算：Hm＝h/(k－1)cosα式中：h为采高；k为冒落岩石平均碎胀系数；α为煤层平均倾角。所述高抽巷的适宜层位满足下列公式：Hl＝100h/(ah+b)±ca、b、c为待定常数，由a、b、c待定常数取值表确定。确定高抽巷层位高度Hz，其中，Hz满足下式：h(k-1)cosα＜Hz＜100M(ah+b)±c其中，h为采高；k为冒落岩石平均碎胀系数；α为煤层平均倾角；a、b、c为待定常数，由a、b、c待定常数取值表确定。当所述岩性为坚硬岩石时，a＝1.2,b＝2.0,c＝8.9；当所述岩性为中硬岩石时，a＝1.6,b＝3.6,c＝5.6；当所述岩性为软弱岩石时，a＝3.1,b＝5.0,c＝4.0；当所述岩性为极软弱岩石时，a＝5.0,b＝8.0,c＝3.0。本申请实施例提供的高抽巷采动合理位置的确定方案，根据矿山压力规律研究，随着工作面的回采，采空区周围的岩层由于受到采动应力场的影响，在垂直方向上由下而上形成冒落带、裂缝带和弯曲下沉带；在水平方向上由前到后形成煤壁支撑影响区、离层区和重新压实区。当工作面推进一定距离后，原来的离层区被逐步压实，采空区中部上覆岩层的离层裂隙与竖向裂隙趋于压实闭合，而在工作面开切眼、终采线侧、工作面进回风巷侧，由于煤柱的支撑作用离层裂隙能够长期存在，从而在采空区四周存在一个连通的采动裂隙发育区，即“O”形圈。本申请实施例提供的高抽巷抽放就是将巷道布置在裂缝带和“O”形裂隙圈影响范围内，以达到抽放采空区高浓度瓦斯的目的。在进行高抽巷层位选择时，从保证抽放效果的角度出发，选择在瓦斯涌出密集区，且满足工作面回采后不会很快被破坏。附图说明通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：图1示出了本申请实施例中回采工作面前后方的应力分布图；图2示出了本申请实施例中采空区及其两侧煤体或煤柱的应力分布图；图3示出了本申请实施例中护巷煤柱在回采工作面前后方的应力分布图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述。显然，所描述的实施例是本专利技术一部分而不是全部的实施例。为了便于描述，附图中仅示出了与专利技术相关的部分。需要说明的是，在不冲突的情况下，通常在此附图中描述和示出的本专利技术实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关专利技术，而非对该专利技术的限定。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。1综放工作面矿压显现规律1.1综放工作面采场覆岩的结构特征综放开采时采空区顶板岩层从下向上一般会出现冒落带、裂隙带和弯曲下沉带。冒落带在开采和冒落岩层本身空间未被冒落岩块充满前发生，一般都是自由垮落，失去原有的层次，岩层结构破坏严重，彼此之间没有力学的联系。冒落带的厚度取决于煤层的开采厚度、顶板岩层性质及其赋存状况等。当顶板岩层的冒落高度达到Σh时，由于受到充满采空区的垮落岩石的限制，上部岩层不再自由垮落，随着冒落带松散岩石的压实而下沉断裂，形成裂隙带。裂隙带的岩层结构虽遭破坏，但仍保持原有层次，岩块之间绞接挤压，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高抽巷采动合理位置的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：确定采空区中冒落带的高度和裂缝带的范围；将高抽巷的适宜层位选择在裂缝带中下部，并满足下列公式：Hz＝Hm+ΔHm，Hm＜Hz＜Hl，其中，Hz为高抽巷层位高度，m；Hm为冒落带高度，m；ΔHm为防止高抽巷破坏安全保险高度，取1～1.5倍采高，m；Hl为裂缝带高度，m。

【技术特征摘要】
1.一种高抽巷采动合理位置的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：确定采空区中冒落带的高度和裂缝带的范围；将高抽巷的适宜层位选择在裂缝带中下部，并满足下列公式：Hz＝Hm+ΔHm，Hm＜Hz＜Hl，其中，Hz为高抽巷层位高度，m；Hm为冒落带高度，m；ΔHm为防止高抽巷破坏安全保险高度，取1～1.5倍采高，m；Hl为裂缝带高度，m。2.根据权利要求1所述的高抽巷采动合理位置的确定方法，其特征在于，所述冒落带高度采用下式计算：Hm＝h/(k－1)cosα式中：h为采高；k为冒落岩石平均碎胀系数；α为煤层平均倾角。3.根据权利要求1所述的高抽巷采动合理位置的确定方法，其特征在于，所述裂缝带高度采用下式计算：Hl＝100h/(ah+b)±ca、b、c为待定常数，由裂缝带的岩性确定。4.根据权利要求3所述的高抽巷采动合理位置的确定方法，其特征在于，当所述岩性为坚硬岩石时，a＝1.2,b＝2.0,c＝8.9；当所述岩性为中硬岩石时，a＝1.6,b＝3.6,c＝5.6；当所述岩性为软弱岩石时，a＝3.1,b＝5.0,c＝4.0；当所述岩性为极软弱岩石时，a＝5.0,b＝8.0,c＝3.0。5.一种高抽巷采动合理位置的确定方法，其特征在于，包括以下步骤：确定高抽巷层位高度Hz，其中，Hz满足下式：h(k-1)cosα＜Hz＜100h/(ah+b)±C其中，h为采高；k为冒落岩石平均碎胀系数；α为煤层平均倾角；a、b、c为待定常数，由a、b、c待定常数取值表确定。6.一种高抽巷采动合理位置的确定装置，其特征在于，包括：获...

【专利技术属性】
技术研发人员：张大明，张立新，李刚，刘光伟，郭超，秦勇，邢萌，邱高伟，范宸，王卓，王伦，陈二亮，韩世勇，杨超，
申请(专利权)人：辽宁工程技术大学，山西潞安环保能源开发股份有限公司常村煤矿，
类型：发明
国别省市：辽宁,21