【背景】对于不具备常规保护层开采条件的高瓦斯低渗透煤层开采，目前的研究较少。针对此类煤层，中国矿业大学深部岩土力学与地下工程国家重点实验室的张吉雄教授课题组联合平顶山天安煤业股份有限公司的张建国共同提出选取厚夹矸薄煤线亦或全岩层作为保护层开采，实现高瓦斯低透气性煤层的安全开采，并结合煤矸井下分选、瓦斯抽放以及固体充填采煤技术，实时处理井下分选出的矸石，形成了“采选抽充采”集成型绿色开采技术。

 

　　平顶山天安煤业股份有限公司十二矿综合核定生产能力为130万t/a，截至2015年9月末，剩余工业储量5 328.5万t，可采储量2 384.9万t，“三下”压煤占一半以上。该矿一、二水平基本开采完毕，三水平为矿井主采水平，己₁₅煤层为该水平主采煤层，其原始瓦斯含量高达15.26 m³/t，原始瓦斯压力高达1.78 MPa，透气性系数仅为0.077 6 m²/(MPa²·d)，且其上覆己₁₄煤层赋存不稳定，仅0.5 m且局部无煤，己₁₅煤层安全开采面临着诸多问题，见下表。如何安全高效开采己₁₅煤层成为矿井亟需解决的重大技术难题。

 

 

　　根据平煤十二矿实际工程背景与开采技术条件，综合运用保护层开采、煤矸井下分选、瓦斯抽放以及固体充填采煤的技术思路，通过研究井下近全岩保护层开采系统、井下少煤多矸高效分选系统、低渗透煤层瓦斯抽采系统和超长固体充填与综采混合开采系统，形成采选抽充采集成型绿色开采系统，实现了不具备传统意义上保护层开采条件的高瓦斯低渗透煤层的开采。采选抽充采集成型绿色开采系统原理如下图所示。

 

 

 

　　采选抽充采多系统一体化运转工艺为：首先，布置己₁₄-31050近全岩保护层工作面，采用爆破预裂与综采破岩工艺相结合的方法实现己₁₄近全岩保护层开采;其次，己₁₄-31050工作面开采产生的高含矸率原煤经转载机运输至井下煤矸洗选系统，采用浅槽重介系统分选煤流矸石，洗选好的矸石储存至矸石仓;与此同时，通过采动影响增加己₁₄煤层瓦斯的透气性，在己₁₄-31050与己₁₅-31010工作面分别布置瓦斯抽放系统，通过顺层钻孔与穿层钻孔进行瓦斯抽放，从而整体实现己₁₄与己₁₅煤层的安全高效共采;最后，储存于矸石仓中的矸石同步运输至下伏己₁₅-31010混采工作面，实现采空区充填，采用固体充填与综采相混合的采煤工艺进行低渗透高瓦斯被保护层的开采。

 

【来源】张吉雄，缪协兴，张强，等.“采选抽充采”集成型煤与瓦斯绿色共采技术研究[J].煤炭学报,2016,41(7):1683-1693.