近距离煤层上、下层同时回采探讨正式版
近距离薄煤层综采工作面上行开采技术的探索与研究
近距离薄煤层综采工作面上行开采技术的探索与研究摘要：通过对国内和国外上行开采现状和开采技术的分析对比，结合五矿己组煤层的具体地质条件，根据矿压三带、三区理论和实验室数据模拟实验对己15煤层采用上行开采的可行性研究分析；同时掌握我己组煤层“三带”分布规律、上行开采顶板控制技术、上行开采矿压显现规律、快速推进优化技术，确保了工作面安全高效生产。
关键词：近距离；薄煤层；矿压显现；上行开采1、概述煤层群层间，厚煤层分层间，各层之间一般采用下行开采，在特定的地质和开采技术条件下，由于安全、技术、经济方面某种原因，煤层群采用上行开采会更为有利。
煤层群上行开采是一种特殊开采顺序。
煤层分层间上行开采时，下部煤层先采后，上部煤层的整体性不能遭受到严重破坏，最大程度上制约矿井的机械化水平和矿井的生产能力，同时随着矿井开采时间的延续，煤炭资源的不断减少，矿井面临资源的枯竭，在提高煤炭资源的回收率，是增加矿井服务年眼的重要手段，因此对矿井以前遗留的己15近距离薄煤层上行开采进行探索与研究，以己15-23040采面为实验场地。
2、近距离薄煤层上行开采影响因素的可行性分析煤层群上行开采对上部煤岩层的采动影响程度与开采造成的上覆岩层的垮落、位移特征密切相关。
煤层间距、层间岩层特征、煤层倾角、采高、采煤、采空区处理、时间间隔等是影响煤层群上行开采的主要因素。
2.1 煤层层间距影响因素煤层（群）上行开采的生产实践及科学研究证明，足够的层间距是上行开采的基本条件。
上、下煤层的层间距（或h/m）越大，上覆岩层移动越平缓，倾斜、曲率等变形值越小，越有利于上行开采。
反之，层间距（或h/m）越小，上覆岩层变形愈剧烈，甚至出现台阶下沉。
采场上覆岩层的冒落性破坏及台阶错动是影响上行开采的最大障碍。
该采面己15煤层与己16-17煤层层间距为12.4m。
根据国内外上行开采的成功经验，当上、下煤层的层间距大于20m 的高度时，上煤层发生台阶错动的机率就小，采取一定技术措施，就可以进行上行开采。
近距离煤层同采合理错距分析
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问题 探 讨
近距离煤层 同采合理错距分析
李 洪 ， 马全礼 ， 献文 耿
（ 山东科技 大学 资源 与土木工程 系， 山东 泰安 ２ １ １ ） ７０ ９ 摘 要： 近距 离煤层 同采的关键 在于合理错距 的选择 ， 以临沂东 山矿业有限公 司新 驿煤矿 ３ｔ和 ３匕煤层 。 ２
实际 上 ， （ ） 式 １ 中影 响同采错 距 的主要 因 素是
值 ， 值主要取决于周期来压步距 ， ￡ 根据新驿煤矿首 采面 １ １ ３ 面的矿压观测 ， ： ０ ３ 煤层老顶初 次跨 落步
距为 １ ｉ， ３ ｎ 周期来压步距 为 ６ｉ， 来压显现不 明显 ， ｎ
但３。 煤层工作面的矿压参 数 尚不清楚 ， 参照邻 近
面错距过小 ， 这个最小距离 ｉ 可按式 （ ） １ 确定。同 采工作 面错距 见 图 １ 。
矸， 顶板岩性不稳定 ， 大部为泥岩 ， 局部为中细砂岩 ； ３ ： 层 的煤 层 厚 度 为 １ ７～２ ７ ｍ， 均 厚 度 煤 ． ． 平 ２２ｍ， 部 含 一 夹 矸 ， 板 大 部 分 为 泥岩 ， 部 为 ． 底 顶 局
中图分类号 ：Ｄ ２ ． １ Ｔ ８３ ８ 文献标识码 ｉ Ｂ 文章编 号 ：０ ５ ２ ９ （０ ６ ０ — ０ ９ ０ １０ － ７ ８ ２ ０ ） ６ ０ ２ — ３
１ 问题 的提 出
近距离可采煤层上解放层开采顶板岩巷强排瓦斯综合防突技术及应用
近距离可采煤层上解放层开采顶板岩巷强排瓦斯综合防突技术及应用【摘要】针对间距较小，簿煤层在上、厚煤层在下的两可采突出危险性煤层，在进行区域防突等瓦斯治理问题时，为避免误揭层，还要克服煤层松软、低透气、构造多等难题，青东矿井采用顶板岩巷、水力强排、移动、地面固定瓦斯抽采系统联合抽采、专用巷道预裂抽采等措施，较好地实现区域消突、局部防突等瓦斯防治成果，为矿井下一步有效治理矿井瓦斯奠定经验基础。
【关键词】近距离煤层；顶板专用抽采巷；高压水力强排；综合抽采；裂隙抽采0 概况青东矿井为淮北矿区新建矿井，设计年产180万吨，经鉴定为煤与瓦斯突出矿井；一水平标高-585m；主采煤层为7#、8#煤层，7煤层平均厚度为1.75m，8煤层平均厚度为5.50m，按常规应在7#、8#煤层间布置瓦斯治理专用巷，但因两煤层层间距较小，平均为24.3m，最小7.5m，且具有煤层赋存不稳定、地质构造复杂、瓦斯压力大、煤质较软、地应力大、透气性低等特点，防治煤与瓦斯突出技术措施较为困难。
1 综合防突技术措施1.1 优选上开采保护层由于8#煤较厚，揭突十分不易，故优先选择煤层较薄的7#煤层为解放层。
采用7煤顶板岩巷穿层钻孔保护7煤煤巷条带，然后在机风巷中施工顺层钻孔抽采7煤瓦斯，消除7煤突出危险性；以7煤作为上保护层，保护开采8煤层。
该矿井首采工作面为82采区726工作面，在其顶板巷布置穿层网格钻孔保护机风巷条带进行区域防突措施。
1.2 设置顶板瓦斯治理专用岩巷针对矿井主采煤层7#、8#煤层层间较小、煤层赋存不稳定、地质构造复杂、瓦斯压力大、煤质较软、地应力大、透气性低等特点，首采区82采区选择7#煤为优先开采层，若采用7#煤层底板岩巷进行区域瓦斯治理，则由于7#、8#煤层煤层间距较小，岩巷施工过程中容易误揭煤层；若采用8#煤底板岩巷施工穿层钻孔控制7#煤时，需要穿透8#煤，钻孔施工难度较大，成孔率较低，为此自7#煤顶板岩巷施工下行钻孔，先穿过7#煤层，再打至8#煤层底板，联孔抽采瓦斯，达到以区域性治理瓦斯为主、辅助防突掘进、回采的效果；此方案在淮北矿区为首次采用，值得探讨。
《2024年近距离上保护层遗留煤柱对被保护层回采影响研究》范文
《近距离上保护层遗留煤柱对被保护层回采影响研究》篇一一、引言在煤炭开采过程中，保护层的设置与回采是确保矿井安全、高效生产的重要环节。
其中，保护层遗留煤柱的存在对被保护层的回采工作具有重要影响。
本文将就近距离上保护层遗留煤柱对被保护层回采的影响进行深入研究，分析其影响因素、作用机理及实际矿井的应用策略。
二、研究背景与意义煤炭资源作为我国的主要能源之一，其开采过程中的安全问题备受关注。
保护层的设置与回采是保障矿井安全的重要手段。
然而，在煤炭开采过程中，由于各种原因，保护层遗留煤柱的存在是不可避免的。
这些煤柱的存在对被保护层的回采工作具有重要影响，因此，研究保护层遗留煤柱的影响机制及其控制措施对于提高煤炭开采的安全性和效率具有重要意义。
三、遗留煤柱对被保护层回采的影响因素及作用机理1. 影响因素保护层遗留煤柱的尺寸、形状、位置等因素都会对被保护层的回采产生影响。
此外，地质条件、采煤方法、支护方式等也会对遗留煤柱的稳定性和被保护层的回采造成影响。
2. 作用机理遗留煤柱的存在会改变被保护层的应力分布，导致被保护层的变形和破坏。
同时，遗留煤柱还可能成为瓦斯积聚的场所，增加了回采过程中的安全隐患。
此外，遗留煤柱还可能影响矿井的通风和排水系统，进一步加大了回采难度和安全隐患。
四、实际矿井的应用策略1. 合理设计保护层与被保护层的开采顺序和参数根据地质条件和采煤方法，合理设计保护层与被保护层的开采顺序和参数，以减小遗留煤柱对被保护层回采的影响。
同时，要充分考虑矿井的实际情况，确保设计的可行性和安全性。
2. 加强遗留煤柱的监测与治理采用先进的监测技术，实时监测遗留煤柱的稳定性和变化情况。
一旦发现异常情况，及时采取治理措施，确保矿井的安全生产。
同时，要加强对矿井内瓦斯等有害气体的监测与治理，防止瓦斯积聚引发事故。
3. 优化采煤方法和支护方式根据矿井实际情况，优化采煤方法和支护方式，以减小遗留煤柱对被保护层回采的影响。
四台矿极近距离煤层采空下开采技术（三篇）
四台矿极近距离煤层采空下开采技术煤矿采空区开采技术是指在煤层采空区域进行矿石开采的一种技术。
由于采煤导致的地表塌陷和矿山安全隐患问题，采空区开采技术应运而生。
其中，四台矿极近距离煤层采空下开采技术是一种常用的方法，通过对矿石层进行综放和支护，有效降低采空区域的地表塌陷和安全隐患。
四台矿极近距离煤层采空下开采技术的基本原理是通过强力支护和综合放顶技术，将采空区的上覆岩层保持相对稳定，在采煤过程中及时支护，防止地表塌陷。
具体操作包括以下几个步骤：首先，在采空区域进行喷射混凝土支护。
喷射混凝土支护是指在矿山地下利用喷射混凝土来对矿石层进行支护，提高矿井的稳定性。
喷射混凝土具有高强度、高硬度和耐久性等特点，能够有效地抵御采煤导致的地表塌陷和护巷支护体的压力。
其次，采用矿山综合放顶技术。
综合放顶技术是指在矿山下方开展矿石开采时，通过合理的道路布置和支护设计，在地表构筑稳定的顶板结构。
这样不仅能够保护地表安全，还能够提高采矿的效率和质量。
再次，在距离煤层较近的位置开展开采作业。
这是四台矿极近距离煤层采空下开采技术的特点之一，通过在距离煤层较近的位置进行开采，能够更有效地保持矿石层的稳定性，并且减少采煤对地表的影响。
最后，及时进行地表监测和支护修复工作。
在采煤过程中，需要不断进行地表和矿山支护体的监测，及时发现问题并进行修复。
这样可以保证采煤过程中地表不会发生塌陷和矿山安全隐患。
通过四台矿极近距离煤层采空下开采技术，可以最大限度地提高采煤的效率和质量，减少对地表的影响，保障矿山的安全。
然而，该技术也存在一些挑战和难点，如对技术人员的要求较高，需要有一定的经验和专业知识来实施和监测。
此外，靠近煤层采矿也增加了矿山的风险和隐患，需要加强安全管理和监测措施。
综上所述，四台矿极近距离煤层采空下开采技术是一种有效的矿山开采方法，能够在一定程度上减少地表塌陷和安全隐患。
然而，在实际应用中，需要综合考虑技术、经济和环境等因素，制定科学合理的开采方案，并加强监测和管理，以确保矿山的安全和可持续发展。
浅析近距离煤层同采合理错距
层厚度为 １７～ ．ｍ， ． ２７ 平均厚度 ２２ 顶板大部分为泥 ． ｍ， 岩， 局部为 中细砂岩 。两 煤层 间距 平均 为 ８ 局 部变 ｍ， 薄至３ ｍ左右 。
２ 合理错距的分析论证
６ 上部煤层工作 面的最大控顶距 ， 。 一 ｍ 式 （） １ 中影 响同采错距 的主要 因素是 Ｌ ， 值 Ｌ值取 决于周期来压 步距 。根据 １０ 面 的矿 压 观测 ， 煤 ３１ ３２ Ｅ
ｃ ｌ ｌ
ａ
；
ｂ
Ｉ—ｃ
ａ一增压 区； 一减压 区； 一原岩应力 区 ｂ Ｃ
图 ３ 采场前后方支承压力分布 图
就减小 了上下煤 层错 距 ， 有利 于减少 巷道受 采动影 响 时间 ， 避免开采期 间出现较 大维修工程量 。 综合 以上分析 ， 利用 减压 区错 距方 案要 好 于剥皮
３２ ｊ 煤层 的 同采 实 例 ， ｃ 分析 近距 离 煤层 的合 理 错距 选
择。 １ 工 作 面 地 质概 况
＝
Ｍ 增 ＋ｂ ｘｃ ＋
（） １
＝
８Ｘ ｃ ５￣＋（０～２ ） ￣ ５ ｇ ２ ５ ＋５＝３ ６～３ ． ｍ ０． ５６
式中： 一 煤层 间距 ， ｍ； 岩石移动 角。坚硬 岩石 为 ６ 。 Ｏ， 弱 岩 ０ ～７。软
作者简 介： 田锋 （ ６ 一）男 ， １ ６ ， 毕业于山东矿业学 院采矿 工程专业 ， ９
学历大专 ， 工程师 ， 现任济宁矿业 集团太平煤矿副矿长 。
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东 舛 媳爱 枝
／ ’
２ ８ 第３ ０年 期 ０
层 间距超 出这 一范 围 ， 下煤层 工作 面将不 可能 布置在 减压 区内。根据大 同、 陉及淄博等矿 区的开采实践 ， 井 ６ ９ ～ ｍ的层 间距是适合减压 区开采理论的 。 由于上 、 下煤层 同采 的相互影 响 ，￣ 煤层顺 槽 受 ３２ 到 ３ 煤层 和本煤 层二 次开 采 的采 动影 响 ， 道维 护 巷 比较 困难 。而 ３ ２ 层 工作面 布置 于 ３ ｌ 煤 Ｅ 上 开采 减压 区
军城煤矿近距离煤层联合开采分析
军城矿所采煤层为 ｌ Ｏ煤、２ １卞煤。１ ０煤平均厚度 为 ０ ８ ｍ， 板 以泥 岩 、 质 泥 岩 为 主 ， ０ ７ ． 顶 砂 厚 ． ０—
６５ ｍ， ．０ 偶见粉 砂岩。底板 以泥岩 、 质 泥岩 为主 ， 砂 厚
ｔ充方 石 ． ， 填 解 脒
无 ＼ ，４扼色窘震 咪方 ．相 ｎ １４ 熹袭劣氛 填石海 岩 喾：．４ 裘 。。。充解舍 动 ｔ ｔ ． ．亿 ‘ 石 ２ ．
＝９ ｍ
灰） ２ｉ璃 岩、 Ｉ４色舅泽 泥＼ ．５，囊． １ Ｉ．日 光 ２ ．６ ｌ 岩震 Ｏ● ． ‘ ●１ ｔ ｌｌ ． 七 ４Ｉ １ ７
１． ２
式 中： Ｍ一煤层间距 ， 根据地质 资料 １ 、２下煤层 间距 ０ｌ
取 １ ｍ； ０
＾ ● ● ｌ ” ２ 色詹蠼，＊｜南党耳． ｔ
占 岩石移动角 ， 一 根据岩性取 ７ 。 ５；
灰岩 ‘ ， Ａ
１ ． ”
上 每灰 白 色，台轱土质，下部灰黑色．
｝
１ ． １ ．２ 色捆蝶。■寰璃光泽． ． ¨ Ｓ ‘ 亲
１４ ３
东 舛技 瞧晨
２１年 期 ０ 第６ ０
军城煤 矿近 距 离煤层 联合 开 采分 析
张文 义 ， 贾长科 ， 赵
摘 要
军
（ 临沂矿业集团军城煤矿， 山东 鱼 台 ２２ ０ ） ７３ ０
军城煤矿 为新建矿 井， 主采煤层 １ Ｏ煤、２煤为近距 离煤层 ， １ 为保证 生产接续 ， 实现矿井的高产高效 ， 决定对 两主采煤 层实行联合开
采， 工作面采用单体 液压支柱配 合金属 铰接顶梁支 护 顶板 ， 采用 Ｓ Ｂ一１０ Ｇ ５ Ｃ刮板输 送机运输 。为 了保 证生 产的正常接续 ， 实现矿井的高产 高效 ， 决定对 两煤层 实 行联合开采。联合开采的关 键是如何将 上下两采煤工 作面的相互影响降到最低。因此必须控 制好上 下煤层 两工作 面的错距在合理 的范 围之 内， 科学 合理 的确定 下煤层 回采工作面超前 支护长 度 ， 并严格 控制两工作 面的推进度 ， 这样才能实现两回采工作面 的安全开采 。
近距离煤层采空区下开采的研究与应用
１
转载机 皮带 机
ＳＺ３／５ Ｚ ７ ０７ ＳＪ０ ／ Ｓ８ ０ ２×ｌＯ １
７ ５ ２×１０ ｌ １５ ２
１ １ １ １
乳化液泵 ＭＲ Ｚ ｏ ／ １５ Ｂ ２ ｏ ３ ． 移动变 电站 Ｋ Ｓ Ｙ Ｏ ｏ Ｂ ＧＺ １ ｏ
３ 煤层受上覆 ３ ｔ 煤层 采空 区及层 间距 的影 响 ， 根据上部采空塌落稳定后采空区及巷 间煤柱的压力传 递范 围， 同时结合宁汶煤 田近距 离煤层 开采经验 ， 择 选 ３ｔ 煤层工作面与 ３ 。 ： 煤层工作面采用 内错式布 置。为 ｔ
过程 中加大对两顺槽 的维 护管理 ， 由于煤 体本身强 度 较小 ， 两帮变形 较为严 重 ， 为避免两帮变形造 成棚梁侧 向受力 ， 棚梁失去受力 承载作 用 ， 棚梁两端 与巷道两帮 保持 ５ ｒ ０ ｍ的间隙。 ａ 由于两巷受 上下分 层工作 面 回采时 的重 复破坏 ， 工作面端头变形 严重 ， 支护难度较大 ， 工作 面两端头安
巷道布置 端 头支护
Ｂ
近距离煤层开采经验 ， 选择 ３ ２ 上 煤层工作面与 ３ １ 上 煤层工作面采用 内错式布置。
关键词 近距离煤层 设备配置
中 图分 类 号 Ｔ ８ ３ ８ Ｄ ２．１ 文献 标 识 码
新 驿 煤 矿 山东 宁 阳汶 上 煤 田， 定 生 产 能力 为 核 １１ Ｍ／ 。井 田东 西走 向长 ５— ｋ ， 北 宽 ５ ５～ ．０ ｔａ ９ｉ 南 ｎ ． ９ ｍ， ｋ 面积约 ５ ｋ 可采储量 ４ ３ ． ８ｍ ， ８３ ３万 ｔ 。主采 下 二 迭统 山西组 ３ 煤层 ， 平均厚度为 ２２ ｍ。 ．２
１ 工作 面地质 特 点
与老空区的间距 ， 当煤层 间距小于 ３ ５ ． ｍ时 ， 掘进 时预 留顶煤 ， 保证巷道 顶板 与老 空 区间距 为 ３ ５ 并 采用 ． ｍ，
近距离煤层采空区下回采巷道合理位置的选择
近距离煤层采空区下回采巷道合理位置的选择王玉怀;张志科;黄刚;尹义超【摘要】本文以东欢坨煤矿9煤层与12-1煤层近距离煤层开采为研究背景,采用理论分析和FLAC3D数值模拟方法,研究了回采巷道合理位置的选择问题.结果表明:通过理论计算9煤层开采后底板最大破坏深度达到26.6m,对部分12-1煤层开采造成一定影响;2322工作面回采巷道应布置在应力降低区,距9煤层煤柱边缘水平距离16m的采空区下,这样对巷道两帮位移及顶板位移影响相对较小.该矿2322工作面的回采实践证明了巷道布置的合理性.【期刊名称】《华北科技学院学报》【年(卷),期】2018(015)001【总页数】5页(P6-10)【关键词】采空区;近距离煤层;回采巷道;内错距【作者】王玉怀;张志科;黄刚;尹义超【作者单位】华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊065201;华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊065201;华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊065201;华北科技学院安全工程学院,北京东燕郊065201【正文语种】中文【中图分类】TD3530 引言近距离煤层通常被认为煤层层间距很近，开采具有显著相互影响的煤层[1]。
由于上部煤层的开采引起围岩应力重新分布，不仅在回采空间周围的煤柱上造成应力集中，而且该应力会向底板深处传递，对下部煤层顶板的稳定性造成一定的影响，使得下部煤层回采巷道位置的合理布置成为一个难题[2-4]。
本文以东欢坨煤矿12-1煤层2322工作面回采巷道选择内错式布置方式为研究背景，采用理论分析及数值模拟的方法，分析研究不同内错距下巷道与上覆采空区围岩应力分布状态及巷道两帮、顶板位移情况，以此来确定近距离下部煤层回采巷道的合理位置。
1 工作面概况9煤层、12-1煤层为东欢坨煤矿南一采区主采煤层，为简单的单斜构造，倾角变化不大。
其中9煤层厚度0.05～3.6 m，平均煤厚2.7 m，煤层倾角20°～25°，平均22°，底板大部分为粉砂岩和中砂岩，少数部分为细砂岩；12-1煤层厚度为2～3.16 m，平均厚度2.5 m，倾角17°～27°，平均21°，顶板多为细砂岩、粉砂岩、粘土岩，煤层顶底板均属稳定岩层其煤系地层柱状图具体如图2所示。
极近距离煤层下层开采巷道布置方案的探讨
ｄ ｉ１．９ ９ ｊｉ ｎ １０ ２ ９ ．０ ０ ． １ ｏ： ３ ６／． ｓ．０５— ７ ８２ １ ．７０ ７ ０ ｓ １
极近 距 离煤层 下层 开 采巷 道布 置 方案 的探 讨
周 松 江
（ 潞安 集 团 左权 五ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ里堠 煤 业公 司 ， 山西 晋 中 ０ ２０ ） ３ ６ｏ
二 一 二 地 质 队 ，００ ２ １．
３ 结
语
本 次通过对 高平 首 阳煤 业 有 限公 司井 田 ， 炭 石 系太原组 含煤地层 沉 积 特征 的研究 ， 合 分析 其 沉 综 积聚煤作 用 的时间和空 间的演化 所获得 的规律性认 识 ， 以用来进行 对含煤地 层 的划分及煤 层对 比 ， 可 预 测煤层厚 度 的变 化及 其 影 响 因素 ， 出有 利 于含 煤 指 区的分布规 律 ， 而 为该井 田地 质勘 探 以及 未 来矿 从
ｌ 矿井 概 况
五里堠煤业 公 司矿井资 源整合前 开采 ３ ４号 煤 、 层 。３号 煤层 位 于 山西组 顶 部 ， 煤层 厚 度 为 ０ ２ ． ９～ ２ ３ 平 均 厚 度 １ １ ｎ ．５ｍ， ． ３Ｉ。４号 煤 层 俗 称 “ 尺 四
应力集 中程度相对较大 ， 对覆岩 的垮落角也有 比较 明显 的影响 ， 工作 面靠 近 煤柱 处 的垮 落 角均 大 于 两 另一 实体煤侧 的垮落 角 。
一
标 高较低一 侧 。工作 面采空 区边缘 实体煤一 侧也产
生 应力集 中 ， 应力集 中系数 约 １ ４ 其 中左 侧工 作面 ．， 采 空 区的应 力集 中程度较大 。 ２ ３号煤 两 工作 面开 挖后 ， 平 应 力 在两 工 ） 水 作 面 中间遗 留煤柱 产 生集 中程 度 较 大 ， 而在 两工 作
近距离煤层同采工作面合理错距研究
６ — 上 部煤 层 工 作 面 的最 大控 顶 距 ，取 ５ — ｍ。
收 稿 日期 ：２ ０ 一ｌ —０ ０５ ２ ８
作者简介 ：马全礼（ ９ ３ ，男 ，山东乐陵人 ，副教授 ，主要从事采矿工程类教学 与科研 工作 。 １６ 一）
面同时开采的合 理错距进 行分析研究。
１ 基本条 件
山东东山矿业有限责任公 司新驿煤矿 由于接续 紧张等原
因 ，在 二 采 区 同一 区 段 的 ３ １ ３ ， 层 分 别 已准 备 出 １０ 卜和 煤 ２１
工 作面处 于已破裂而互相挤压 的岩块 形成的结构保护下 。
２ １ 待 上 煤层 工作 面 采 空 区顶板 稳 定 后 ，再 采 下 ．
岩 ，局 部 为 中细 砂 岩 。３ 和 ３ 煤 层 间 距 平 均 为 ８ ｍ。
式 中 Ｍ—工 作面安 全错 距的 方案 选择
根 据 目前 近 距 离 煤 层 同 采 工 作 面 合 理 错 距 的 两 个 基 本
岩 石 移 动 角 。根 据 二 采 区 岩 层 性 质 取 ５ ５； 上 、下 煤 层 工 作 面 推 进 速 度 不 均 衡 的 安 全 距
离 ，一 般 不 小 于 ２ ～２ ｍ； ０ ５
Ｌ — 考 虑 上 煤 层 工 作 面 顶 板 岩 石 冒 落 基 本 稳 定 及 —
观点，结合新驿煤 矿二采 区的具体 条件 ，形 成 以下两个 开
采 方 案 ：方 案 一 是 待 上 煤 层 工 作 面采 空 区 顶 板 稳 定 后 ，再
摘 要 ：结合 山 东东 山矿 业有 限 责 任 公 司新 驿 煤 矿 二 采 区的 具体 条 件 ，介 绍 了近 距 离煤层
同采 时上 下工作 面错 距确 定 的 两种 方 法 ，根 据 矿 山 压 力理 论 分 别 计 算 了下 工 作 面位 于 上 工作 面 后方 压力 恢复 区时 工作 面的 最 小错 距 和 面位 于减 压 区 时的错 距 范 围 ，并 分 析 了影 响 工 作 面错 距 的主要 因素 。 关键词 ：近 距 离煤层 ； 同采 ；错距 中图分 类号 ：Ｔ ８ ２ Ｄ ０ 文 献标 识码 ：Ｂ 文章编 号 ：１ ７ ０ ５ （０ ６ ０ —０ １０ ６ １ ９ ９ ２ ０ ） ３０ １ ．３
近距离厚煤层重复采动覆岩“两带”高度分析
第32卷10期2020年10月中国煤炭地质COAL GEOLOGY OF CHINAVol.32No.10Oct.2020doi:10.3969/j.issn.1674-1803.2020.10.03文章编号:1674-1803(2020)10-0010-05近距离厚煤层重复采动覆岩 两带 高度分析柳昭星1,2,3(1.中煤科工集团西安研究院有限公司,西安㊀710054;2.陕西省煤矿水害防治技术重点实验室,西安㊀710077;3.西安科技大学地质与环境学院,西安㊀710054)摘㊀要:随着煤炭资源大规模开发利用,许多矿区面临近距离煤层重复回采问题,其中重复采动造成的 两带 发育高度是指导多煤层开采的重要指标参数,而现有相关规定中对近距离煤层重复采动高度缺少理论性分析,因此为合理确定近距离煤层重复采动覆岩 两带 高度,利用理论分析和数值模拟计算对近距离煤层重复采动覆岩 两带 高度进行分析和讨论㊂研究结果表明:近距离煤层开采时,煤层间距大于或小于下层煤垮落带高度,下层煤开采均会导致上层煤的垮落带和导水裂缝带高度增加,并且垮落带高度占导水裂缝带高度中的比例增加,重复采动的 两带 高度需要增加下层煤回采造成的等效采后影响㊂研究结果对于近距离煤层重复采动覆岩 两带 高度的确定具有理论意义和指导价值㊂关键词:近距离厚煤层;重复采动;岩石碎胀系数; 两带 高度中图分类号:TD327㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标识码:AAnalysis of Two Zones Height in Overburden above Small Interval Thick Coal Seams Repeated MiningLiu Zhaoxing 1,2,3(1.Xi an Research Institute,China Coal Technology and Engineering Group Corp,Xi an,Shaanxi 710054;2.Shaanxi Key laboratory of Coalmine Water Hazard Prevention and Control Technology,Xi an,Shaanxi 710077;3.College of Geology and Environment,Xi an University of Science and Technology,Xi an,Shaanxi 710054)Abstract :Along with extensive exploitation and utilization of coal resources,many mine areas have faced issues from small interval coalseams repeated extraction.In which,repeated mining caused caving and fissure two zones developed height is major indicative parame-ters to guide multiple coal seams mining.While to small interval coal seams repeated mining is lack of theoretical analysis in available relevant regulations.Thus to reasonable determination of overburden two zones height in overburden above small interval coal seams repeated mining has been analyzed and discussed through theoretical analysis and numerical simulation computation.The result hasshown that during the small interval coal seams mining,the interval greater than or less than lower coal seam caving zone height,theextraction of lower coal seam will cause upper coal seam caving zone and water conducted fissure zone height increased,and proportion of caving zone in water conducted fissure zone increased.The two zones height in repeated mining should increase lower coal seam extraction caused equivalent post mining effect.The studied results have theoretical significance and guidance value for small intervalcoal seams repeated mining overburden two zones height determination.Keywords :small interval thick coal seams;repeated mining;coefficient of rock bulk increase; two zones height基金项目:天地科技股份有限公司科技创新创业资金专项(2018-TD -QN052);陕西省自然科学基础研究计划项目(2019JQ009,2020JM -715)㊂作者简介:柳昭星(1988 ),男,汉族,山东肥城人,博士研究生,助理研究员㊂收稿日期:2020-05-06责任编辑:宋博辇㊀㊀煤层采动破坏了岩体的原始应力场,使得采场围岩和采空区的应力发生变化并重新达到平衡状态,在这一过程中围岩尤其是采空区上覆岩层发生变形㊁开裂及破断[1],而在我国许多大型人工水体和江河湖泊下压赋着大量煤炭资源,对其进行开采势必会带来技术上的困难和安全上的威胁[2]㊂经过大量实践和研究,我国已有许多水体下采煤的成功案例,其中,覆岩破坏的 两带 高度(导水裂缝带和垮落带)是成功开采水体下煤炭资源㊁指导矿井防治水和防溃砂工作的关键参数[3]㊂因此准确分析研究煤层采后覆岩 两带 发育规律,对安全采出水体下压滞煤炭资源具有重要意义㊂20世纪80年代,刘天泉院士等通过对大量现场覆岩破坏实测数据的分析,总结了在普采㊁分层开采采煤工艺下覆岩破坏 两带 高度的经验计算公式,并被写入2000年版本的‘建筑物㊁水体㊁铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程“(以下简称‘三10期柳昭星:近距离厚煤层重复采动覆岩 两带 高度分析11㊀下采煤规程“㊂但随着我国煤炭装备水平的提升及深部煤炭资源的开采,综放开采㊁一次采全高㊁近距离厚煤层等高产高效的开采工艺不断涌现,高强度的开采给水体下采煤带来了新的问题和挑战㊂目前,已有学者对单一煤层综放开采和大采高一次采全高的 两带 高度进行了研究和总结[4]㊂2017年版本的‘建筑物㊁水体㊁铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程“指出近距离煤层垮落带和导水裂缝带高度的计算,必须考虑上㊁下煤层开采的综合影响㊂但到目前为止,近距离厚煤层覆岩破坏 两带高度仅限于少量实际观测[5-7]和数值模拟研究[8],对其定量的理论研究较少㊂随着煤炭资源的大规模开发利用,煤系地层多煤层开采势必造成覆岩的重复扰动问题,为煤矿安全生产提供科学依据,有必要对近距离煤层重复采动下的 两带 发育高度进行理论分析㊂覆岩破坏后 两带 发育高度取决于采空区冒落岩块的压实程度和开采空间的大小,因此,笔者基于岩块碎胀变化对近距离煤层重复采动的覆岩 两带 高度进行理论探究,并结合数值模拟对近距离厚煤层重复采动的覆岩破坏 两带 高度进行分析和总结,以期为水体下近距离厚煤层覆岩破坏 两带 高度的确定在理论上提供借鉴和依据㊂1㊀工程概况我国东部某矿为典型水体下采煤矿区,主采7#㊁8#煤,为近距离厚煤层,间距0~29.97m,7#煤,厚度为3.23~6.32m,平均厚度5.02m,平均倾角7.5ʎ,煤层结构简单,为全井田可采的稳定型厚煤层;8#煤,煤厚为0~5.95m,平均厚度3.5m,为局部可采的较稳定煤层㊂目前采用综采或综放开采方法㊂东翼某采区7#㊁8#煤层浅部露头处于地表大型水体下,7#煤层储量基本开采完毕,仅浅部露头区有部分煤炭,8#煤层工作面已经开采㊂据统计,该区域基岩面以下17m浅部煤量为7#煤层580万t㊁8#煤450万t㊂而合理确定8#煤重复采动后覆岩 两带 发育高度是保证该部分煤炭资源安全回采的关键㊂2㊀近距离厚煤层重复采动覆岩 两带 高度理论分析2.1㊀近距离厚煤层重复采动覆岩破坏规律关于近距离煤层覆岩导水裂缝带最大高度的确定,2017年版‘三下采煤规程“内容中删掉了近距离煤层 两带 高度计算方法,只给出了考虑上㊁下两层煤相互影响的指导性原则;2000年版‘三下采煤规程“规定:当上㊁下两层煤的最小垂距h大于回采下层煤时的垮落带高度H xm时,分别以上㊁下层煤厚度计算导水裂缝带高度,通过对比上㊁下层煤厚度所确定的导水裂缝带高度标高确定最终值;当上㊁下两层煤的最小垂距h小于回采下层煤的垮落带H xm 时,上层煤的导水裂缝带最大高度采用本层煤的开采厚度计算,下层煤的导水裂缝带最大高度则应采用上㊁下两层煤的综合采厚计算,取其中标高最高者为两层煤的导水裂缝带的最大值[9]㊂笔者认为上层煤开采打破原有应力平衡状态,造成上覆岩层破断㊁垮落和底板产生岩层破裂,直到上覆垮落岩块逐渐在采空区压实支撑住上覆岩层达到新的应力平衡状态后停止㊂下层煤重复开采造成应力平衡状态再次被打破,下层煤上覆岩层产生破断㊁垮落,上层煤采空区底板在上部压实岩块及上覆岩层载荷下处于应力集中状态,由于初次开采的扰动,其底板强度降低,当下层煤上方垮落带高度小于上㊁下煤层最小间距时,上层煤采空区底板岩层势必会在上部集中应力载荷下产生变形㊁破断,直至下层煤采空区冒落岩块被压实达到应力平衡状态后停止㊂而上层煤回采后冒落的岩块随下部岩层弯曲㊁变形的同时变得活化㊁松散,致使上覆岩层在下部失去冒落岩块支撑后处于应力不平衡状态,其内部原有裂缝带中一般开裂和微小开裂部分在应力不平衡状态下产生由下向上的扩展,进而导致垮落带和裂缝带范围进一步发育和增大,而且垮落带范围所占比例越来越大,裂缝带所占比例则越来越小[10]㊂文献[5]中的实测资料也表明:上层煤底板破坏范围与下层煤垮落带发育范围有重合区域时,下层煤垮落带高度增大㊂因此,不论上㊁下层煤间距与下层煤的垮落带高度关系如何,下层煤的开采势必会导致上层煤垮落带和裂缝带的进一步发育,计算下层煤重复采动覆岩 两带 发育高度时要对上层煤的 两带 发育高度进行重新计算和修正,以得到最终的 两带 发育高度㊂2.2㊀重复采动覆岩 两带 高度分析2.2.1㊀垮落带文献[11]指出,开采空间的存在及松散冒落岩块的被压缩是产生裂缝带的根本原因,开采空间的大小和冒落岩块的压缩率则是裂缝带高度的量度㊂采厚大㊁冒落带高度大,冒落岩块的压缩率大,裂缝带高度也大,反之裂缝带高度也小㊂因此在采厚一定的情况下,垮落岩块的碎胀性对 两带 高度的发育起到了至关重要的作用㊂因此可以通过重复采动产生的岩块碎胀性的变化导致的开采空间的变化对 两带 高度进行修正和计算㊂如图1为近距离煤12㊀中㊀国㊀煤㊀炭㊀地㊀质第32卷层采动覆岩破坏高度示意,其中M s 和M x 分别为上层煤和下层煤采厚,H sl 和H xl 分别为上层煤和下层煤裂缝带高度,H sm 和H xm 分别为上层煤和下层煤垮落带高度㊂图1㊀近距离厚煤层开采 两带 高度示意Figure 1㊀A schematic diagram of two zones heightduring small interval coal seams mining上层煤初次回采时垮落带范围内岩层厚度自下而上依次为H 1㊁H 2㊁ H n ,每层岩层对应岩块的压实碎胀系数分别为K 1ᶄ,K 2ᶄ, ,K n ᶄ,则对应煤层开采后各层岩层的碎胀高度分别为K 1ᶄH 1,K 2ᶄH 2,K 3ᶄH 3, K n ᶄH n ,进而得到上层煤初次回采后的垮落带高度:H sk =M s +ðni =1H i -ðni =1Kᶄi H i ㊀㊀下层煤开采时,上㊁下煤层间垮落带范围内岩层自下而上厚度依次为h 1,h 2, ,h n ,每层岩层对应的松散岩石碎胀系数为k 1,k 2, ,k n ,煤层采厚为M x ,则开采后岩石碎胀高度为:k 1h 1,k 1h 1, ,k n h n ,上覆岩层底板下沉空间为Δx ,则:Δx =M x +ðni =1h i -ðni =1k i h i ㊀㊀压实后的碎胀系数为kᶄ1,kᶄ2, .,kᶄn ,上覆岩层底板下沉受阻空间变为Δᶄx 则:Δᶄx =M x +ðni =1h i -ðni =1Kᶄi h i ㊀㊀因此,在不考虑上层煤冒落岩块碎胀性变化的情况下,开采下层煤相当于上层煤采厚增加Δᶄ1(如图1)㊂当煤间距L 大于下层煤垮落带高度时:ðni =1h i <L㊀㊀当煤间距L 小于下层煤垮落带高度时:ðn i =1h i =L㊀㊀根据前文分析,下层煤重复回采后相当于上层煤采厚增加Δᶄx ,而且重复采动造成上层煤初次回采时压实在采空区的碎石活化㊁松动,碎胀性提高,因此通过考虑上述2个因素得到重复采动后上层煤垮落带高度:Hᶄsk =M s +Δᶄx +ðmi =1hᶄi -ðmi =1kᵡi hᶄi 式中:kᵡi 为重复采动后上层煤采空区岩石碎胀系数,m >n ㊂2.2.2㊀裂缝带裂缝带位于垮落带之上,其岩层整体上具有较好的断裂次序,贯通裂缝较多,具有透水性特征㊂下层煤的重复采动造成垮落带的增大,并且随着碎石对顶板承压后被压实,相当于上层煤采空区空间高度增加了Δᶄx ,而其对上部裂缝带高度的影响主要取决于裂缝带上部的弯曲下沉带是否有部分断裂,如果断裂则裂缝带高度提高,而其弯曲下沉带主要影响因素为岩层的破断距和极限挠度,而上层煤单独回采时弯曲下沉带岩层已经发生弯曲下沉变形,因此极限挠度应与重复采动的等效增加厚度和原有弯曲下沉值之和进行比较分析裂缝带增加高度㊂3㊀近距离厚煤层重复采动数值模拟分析3.1㊀模型构建采用FLAC 3D 数值模拟软件对7#煤和8#煤回采过程中覆岩破坏情况进行模拟计算㊂根据采区7#㊁8#煤赋存地质条件,设定煤层及岩层倾角为13ʎ,松散层为水平分布,煤层沿倾向方向,标高逐渐增高,基岩厚度逐渐减小㊂模型中7#煤厚度为6m,8#煤厚度为4m,二者间距8m,顶底板模型根据岩层结构组成建立模型(图2),模型长360m,宽50m,高256m,整个模型共划分为43840个单元,49764个节点,模拟计算中的地层物理力学参数详见表1㊂图2㊀数值计算模型Figure 2㊀Numerical computation mode计算采用摩尔-库伦本构模型,模型前后和左10期柳昭星:近距离厚煤层重复采动覆岩 两带 高度分析13㊀右边界施加水平约束,即边界水平位移为零㊂模型底部边界固定,即底部边界水平㊁垂直位移均为零,模型顶部为自由边界㊂表1㊀模型地层物理力学参数Table 1㊀Model stratigraphic physical and mechanical parameters名称密度/kg㊃m -3弹性模量/MPa 泊松比黏聚力/MPa 摩擦角/(ʎ)抗拉强度/MPa 表土135013000.150.3180.13黏土17303500.170.35220.23砂质黏土180014000.190.41240.18泥岩220030000.25.528 1.2细砂岩240031500.357.132 2.4中砂岩230025300.28 6.533 2.2粗砂岩211022500.21 5.234 2.1煤层137016000.20.56300.33.2㊀模拟计算及结果分析根据采区回采工艺先模拟回采上层煤7#煤,再模拟回采下层煤8#煤㊂7#煤层和8#煤层工作面回采进尺依次为30m㊁60m㊁120m㊁150m㊁180m 和200m㊂通过不同煤层回采进尺计算得到不同回采进尺下覆岩塑性破坏特征和垂直应力分布特征㊂图3㊀7#煤回采进尺180m 时覆岩塑性破坏区Figure 3㊀Coal No.7overburden plastic failure zone duringcoal extraction footage180m图4㊀7#煤回采进尺200m 时覆岩塑性破坏区Figure 4㊀Coal No.7overburden plastic failure zone duringcoal extraction footage200m图5㊀8#煤回采进尺180m 时覆岩塑性破坏区Figure 5㊀Coal No.8overburden plastic failure zone duringcoal extraction footage180m图6㊀8#煤回采进尺200m 时覆岩塑性破坏区Figure 6㊀Coal No.8overburden plastic failure zone duringcoal extraction footage 200m图3㊁图4分别为7#煤回采180m 和200m 时覆岩塑性破坏结果,图5㊁图6分别为8#煤层重复采动进尺180m 和200m 时覆岩塑性破坏结果㊂分析可得7#煤层工作面回采时,随工作面进尺增加覆岩破坏范围变大, 两带 发育高度逐渐增大,最后在进尺180m 时达到充分采动状态㊂采空区上方自下而上,依次产生拉伸破坏和剪切破坏,呈现明显 马鞍 形发育形态;8#煤层工作面重复回采时,相同进尺下采空区围岩破坏范围明显大于7#煤单独回采时破坏范围, 两带 高度均有所增加,最后达到充分采动, 两带 高度达到最大㊂另外,当7#煤层工作面单独回采时和8#煤层工作面重复采动时,导水裂缝带发育第四系松散层底部均受到抑制,这是由于采区浅部露头区域第四系松散层下部的风化带泥化现象严重,抑制了导水裂缝带发育㊂图7㊁图8分别为7#煤和8#煤工作面回采180m 时垂直应力分布云图㊂分析可得7#煤层单独回采与8#煤层重复采动时工作面两侧均发生了应力集中现象,最大值均位于工作面煤壁前方不远位置处,随着采空区范围增大,应力集中最大值逐渐推移㊂在采空区边缘上方,岩体处于拉压应力区,采动裂隙14㊀中㊀国㊀煤㊀炭㊀地㊀质第32卷图7㊀7#煤回采进尺180m 时围岩垂直应力分布Figure 7㊀Coal No.7surrounding rock vertical stress distributionsduring coal extraction footage180m图8㊀8#煤回采进尺180m 时围岩垂直应力分布Figure 8㊀Coal No.8surrounding rock vertical stress distributionsduring coal extraction footage 180m发育充分,导水裂缝带在此处发育最高;另外,8#煤层重复采动时工作面前方支承压力峰值大于比7#煤单独回采时的支承压力峰值,并且峰值位置较7#煤层工作面距煤壁更远,原因在于8#煤重复采动时产生了更大覆岩活动空间,上覆岩层破坏范围增大,覆岩中原有的岩层 结构 发生失稳,在应力重复分布的过程中 结构 向上传递,从而造成结构应力拱在工作面一侧的前移㊂由图9可得:7#煤单独回采时垮落带最大发育高度为33m,导水裂缝带最大发育高度为62m;8#煤重复采动时垮落带最大发育高度为47m,导水裂缝带最大发育高度为65m㊂且8#煤重复采动时垮落带占导水裂缝带的比例明显大于7#煤单独回采时的比例,主要原因在于7#煤与8#煤间距为8m,小于8#煤回采后的垮落带高度,而8#煤重复采动后,形成的垮落带高度与7#煤采空区的压实岩块重叠,造成压实岩块松动㊁碎胀性增大,从而使得垮落带和裂缝带增大,但裂缝带增加幅度小于垮落带增加幅度㊂图9㊀7#煤单独回采和8#煤重复采动不同回采步距下数值模拟 两带 高度Figure 9㊀Numerical simulated two zones height duringcoal No.7single extraction and with coal No.8repeatedmining under different independent extraction advances4㊀结论通过对近距离煤层下层煤重复采动岩石碎胀性变化的理论分析和近距离煤层单独回采㊁重复采动数值计算得到:近距离煤层开采时,煤层间距大于或小于下层煤垮落带高度,下层煤开采均会导致上层煤的垮落带高度和导水裂缝带高度的增加,并且垮落带高度占导水裂缝带高度中的比例增加㊂参考文献:[1]李兴尚.建筑物下条带开采冒落区注浆充填减沉技术的理论研究[D].江苏徐州:中国矿业大学,2008.[2]李伟,张文泉.近距离煤层开采覆岩导水断裂带高度研究[J],矿业安全与环保,2012,39(6):23-28.[3]许延春,刘世奇.水体下综放开采安全煤岩柱留设方法研究[J].煤炭科学技术,2011,39(11):1-4.[4]许延春,李俊成,刘世奇,等.综放开采覆岩"两带"高度的计算公式及适用性[J].煤矿开采,2011,16(2):4-7.[5]许延春,刘世奇,柳昭星,等.近距离厚煤层组工作面覆岩破坏规律实测研究[J].采矿与安全工程学报,2013,30(4):506-511.[6]栾元重,李静涛,班训海,等.近距离煤层开采覆岩导水裂缝带高度观测研究[J].采矿与安全工程学报,2010,27(1):139-142.[7]武书泉.近距离煤层重复采动上覆岩层"两带"高度的探测[J].神华科技,2015,13(6):15-18.[8]仇圣华,曹福辉,杨志锡,等.近距离煤层采后覆岩导水裂隙带高度数值模拟研究[J].中国煤炭,2012,38(11):4-47.[9]国家煤炭工业局.建筑物㊁水体㊁铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程[M].北京:煤炭工业出版社,2000:227-236.[10]煤炭科学研究院北京开出研究所.煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用[M].北京:煤炭工业出版社,1981.[11]夏小刚,黄庆享.基于空隙率的冒落带动态高度研究[J].采矿与安全工程学报,2014,31(1):102-107.。
近距离煤层上行开采技术的研究
煤层厚 ３ ￣４２ ． ． ４ ｍ，煤层间距 ４３ ￣２ ．７ ．２ ２ ｍ，平均 １ ． ２ ４７ ｍ。 己 １００ 工作面走 向长 ８ ５ １ｍ，倾斜 长 １ ５ １３ ４ ￣９ ０ ３ ～ １９ ５ ｍ，可采储量为 ０ ４ 。该工作面南部为 己 ｌ １ １ ． Ｍｔ ２ ５ ０ ０采 —１
头处多～个过渡段 ，上、下机头处采用 ４ ｍ 花边工字钢对 ． ５ 棚迈步支护，保证机头替棚 两边 都有柱子支撑 ，将大梁抬住
替 棚 靠 上 帮 梁 头 迈 步 前 移 ，迈 步 距 为 １ ｍ， 过 机 头 时 要 保 ． ２
［】盖 增雪 ． 行 开采 与 下行 开采 混合 应 用技 术 的研 究 与实 践 ［． 炭 工 ２ 上 Ｊ煤 】
空 区 ，北 部 为 己 １０ ０采 空 区 ，东部 为三 矿 、四矿 井 田边 １５
行开采 ；当上下煤层间距小于或等于下煤层裂 隙带高度时， 上煤层整体性只发生中等程度的破坏 ， 采取一定 的安全措施 后 ，可正常进行上行开采；当上下煤层 的层 间距大于下煤层
的裂 隙带高度时 ， 上煤层只发生整体移动 ， 体性 不受破坏 ， 整
●＿＿＿＿＿＿＿＿＿一
（） ２ 裂隙带高度 ／１ ０ Ｅ ＋ ， ∑ ２ ｍ代入公 － ／ Ｆ１ ４ Ｍ ５ 将 Ｍ＝ ． ８
式得： ｉ ０ ２ ５２ ． Ｈ ＝ ． ＝ １ ｍ。 ｌ ４ ８＋ ７
从上述的计算结果可以看出，在 己 采取一定 的措施后 ，可 以进行开采 。
２ ２ 围岩 平 衡 法 ．
３ １ 两 巷 支护 管理 ．
机 、风两巷在施工过程中，需充分考虑采动压力和采煤
两煤层工作面上下重叠布置矿山压力显现及控制
1202021年第4期两煤层工作面上下重叠布置矿山压力显现及控制邢 俊（沈阳煤业集团山西晋辽矿业有限公司，山西 临汾 041000）摘 要 锦富煤业有限公司03和2号煤层工作面采用外错重叠布置工作面，利用顺槽超前支护、初次来压、同期来压等矿山压力观测数据，采用来压显现程度、来压步距、来压强度分析顶板来压特征，根据观测数据获得直接顶初次垮落步距、初次来压步距及周期来压步距，合理控制开采错距，确保工作面支护稳定，保证采煤工作面安全生产。
关键词 近距离煤层；采煤工作面；重叠外错；压力控制中图分类号 TD323 文献标识码 B doi:10.3969/j.issn.1005-2801.2021.04.043Mine Pressure Behavior and Control of Two Coal Seam Working Face Overlapping ArrangementXing Jun(Shenyang Coal Industry Group Shanxi Jinliao Mining Co. Ltd., Shanxi Linfen 041000)Abstract : The working faces of No.03 and No.2 coal seams in Jinfu Coal Industry are arranged in staggered and overlapped way. Based on the observation data of mine pressure, such as advanced support, first weighting and synchronous weighting, the roof weighting characteristics are analyzed by weighting behavior degree, weighting step and weighting strength. According to the observation data, the first caving step, first weighting step and periodic weighting step of direct roof are obtained to control the mining offset, ensure the support stability of the working face, and ensure the safe production of the working face.Key words : close coal seam; coal mining face; overlap outward stagger; pressure control收稿日期 2020-11-26作者简介 邢俊（1973—），男，辽宁新民市人，毕业于辽宁工程技术大学，本科，采矿工程师，现为生产矿长，研究方向：采煤管理、新技术的利用与研究。
近距离煤层开采方法探讨
【 关键词 】 近距离煤层 ；开采方法 ； 探 讨
近距离煤层大采 高综合机械化放顶煤 开采技术 ，实现了多项技术 创新。为 了全面 提升煤 矿开采 效益 ，确 保近距 离煤层 安全 高效开采 ， 使 得我 国煤 矿开采技术处 于世界领 先水平。 因此 ，对 近距离煤层开 采 方法探讨有其必要性 。
含煤地层 煤层编号 ２ ５ ６ ９ １ ０ ｌ １
煤层厚度 ［ （ 最小 一 最大 ） ／ 平均 】 煤层 间距 【 （ 最小 一 最大 ） ／ 平 均】 结构及层数 原板 岩性 底板岩性
变异系数 可采系数
１ － ２ １
—
４ ． ３ ５ ／ ３ ． １ ９
＝、近距 离煤层开采方案的选择 般而言 ，近距离煤层 的开 采方案主要包括 以下 种 ，以下做具 体的说明 ： 首 先是单一煤层 的分 层开采 ，在具体 的实施 中 ，主要是先将一层 煤层 开采完 ，但 是这种开采方 案也存在着很 大的缺陷 ，如开采接续 时
一
另外 ，需要做好 两煤 帮打护处 理，以维护顶 帮的稳定 性 ，同时 ， 需要设置锚杆 ，最好在两煤 帮各 打２ 排 的锚杆 ，要求 间距控制在 ２ 米以 外 ，并在此 基础上 ，增加 尼纶 网。经过 实际测验 ，一般锚 杆对锚 同深 度 的要求在 ２ 。５ 米左右 ，因此 ，必须要达到这个 数值 ，确保采煤 的开 采压力 ，使得在煤柱集 中的应力作用下 ，还能够保持应有 的稳定性 。 四、开采过程 中的对策与方法 １ ． 超前 ｌ Ｏ ０ 米采用单体柱维护 ， 确保钢梁棚的稳定性 根据邻 近工作面的开采经 验 ，在开采推进过程 中，一般 的压 力传 递都会超过 １ ０ ０ 米 ，为此 ，近距离煤 层的开采方案 ， 一定要根据具体的 要 求 ，超前 １ ０ ０ 米对漏 顶 区进行设备 ，保 证在开 采时上下 煤层 的开采 互不影响 ，在形 成再生顶板 后 ，再开采另外 一层时 ，为 了保证 巷道 内 设 备的顺 利通 过和有效的工作空间 ，一定要保证较长的开采接续时 间， 控制维护成本 和掘进成本 ，提高上一层 的开采率 ，为解决矿 接续紧张
近距离薄煤层综采工作面上行开采技术的探索与研究
科 学 财 富
近距离薄煤层综采工作面上行开采技术的探索与研究
王 学 伟 ，王 延 阁
摘 （ 平顶 山天安煤业股份 有限公司五矿 河南 平顶 山 ４ ６ ７ ０ ９ ９ ） 要： 通 过 对 国 内和 国 外 上 行 开 采 现 状 和 开 采 技 术 的分 析 对 比 ， 结 合 五 矿 已组 煤 层 的具 体 地 质 条 件 ， 根据矿压三带 、 三 区 理 论 和 实 验 室 数 据 模 拟 实
２ ． ６采 动 时 间 间 隔
煤层开采之后 ， 覆岩的 冒落、 移动至稳定， 有一个时间过程 。 国内外上行 开采实践表 明： 当覆岩为坚硬岩层时， 一般历时２ ＂ － － ４个月， 裂隙带发展到最 高后达到 稳定； 顶 板为中硬岩层时， 一般历时１ ～ ３个月， 裂隙带发育到最高 后稳定； 当顶 板 为 软 岩 时 ， 一般 １ ￣ ２个 月裂 隙 带 发 展至 最 高 而 后稳 定 。己， 煤 和 己 煤的开采时间间隔约在８年 以上， 有足够的时间让覆岩稳定， 因而从 时间上考虑４ — ２ 年上行开采 是可行的 总之 ， 上行开采 时， 上、 下煤层应 间隔 足够的时间， 否则 ， 即使有足够 的层间距。 ３ 、 近距离薄煤层上行开采根据“ 三 区、 三带 ” 的 判别 根据矿压三带、 三区理论， 对走 向 长壁 跨 落法 采 煤 工 作 面 ， 当采 深 为 采 高的２ ５ 倍或２ ５ 倍 以上时，沿工作面推进方向上覆岩层分别经历煤壁支撑影 响区、 离层 区和重新压实 区， 由下 向上岩层移动分为跨落带 、 裂隙带和弯 曲 下沉带 ， 三带判别法认为 ， 上、 下煤层 的层间距大于下煤层开采 的冒落高度 ， 即可 进 行 上 行 开采 。 ３ ． １上行 开采 比值判别法 上行开采是否成功 ，主要取决于两层煤之间层 间距与下部所采煤层的 厚度之 比（ 采动影响倍数） 、 层 间岩层结构与性质 、 下层煤 的采煤方法和上 、 下 煤层采煤间隔时间等 ， 对于两层煤实行“ 蹬空” 开采还必须考虑通风 的影响 。 如果上煤层处于下煤层采空区裂缝带下， 另外 ， 下层煤的残留煤柱及上、 下 煤层开采 的时间间隔， 都会影响上层煤上行开采 的进行 。 根据采动影响系数 判别 ， 当Ｋ≥７ ． ５ 时， 上煤层 中可以进 行正常采掘活动， 其开采应在下煤层中 开采 引起 的岩 层 变 形 稳 定 后 进 行 ， 鉴 于 该 采 面 层 间距 １ ２ ． ４ ｍ， 依 据 此 法 判 别 符合 上 行 开 采 条 件 。 ３ ２上行开采围岩平衡分析法 上行开采破坏了上覆岩层的原始应力平衡状态 ，必然引起上覆岩层的 横向及纵 向变形与破坏 。上覆岩层的横 向及纵向剪切变形则表现为煤层发 生台阶错动， 破坏煤层结构 ， 后者是影 响上行开采有最大障碍 。控制岩层 台 阶错动 ， 就是采场围岩力系平衡问题 。在回采过程 中， 当上覆岩层中有坚硬 岩层时 ， 上煤层位 于距下煤层最近 的平衡岩层之上 ； 当采场上覆岩层均为软 岩时煤层应位于裂隙带 内， 上煤层 的开采应在下煤层开采引起 的岩层稳定。 总之， 通过对上行开采影响因素分析和“ 三区、 三带 ” 的判别 ， 确定五矿 近 距 离 薄 煤 层 上 行 开采 的可 行 性 。 同 时 在 实 践过 程 掌 握 五 矿 己组 煤 层 “ 三 带” 分布规律、 上行 开采顶板控制技术 、 上行开采矿压显现规律、 快速推进优 化技术 ， 确保 了工作面安全高效生产 ， 充分证实五矿近距离薄煤 层上行开采
近距离煤层同步开采分析
动力 冲击 ， 同时不要使下煤层 回采后顶板 岩石移动 ， 波及上煤层
３ 采区布置分 析
矿 井设计 生产 能力 ０９Ｍｔ ，根据 煤矿 安全 规程 第 四十 ． ／ ａ 八 条之规定 ，一个采 区内 同一 煤层 的一翼最 多只能 布置一 个
的 回采 工 作 面 。 实 际 生 产 中 开采 的错 距 应 根 据 实 际 测 定 的 ４号 煤 层 初 次 及
是下层 回采所引起的岩层移 动 ，不致波及影响上层工作
面回采 ；二是上层 回采所引起 的顶板活动和垮落 ，不影响下层 （ 区段 ） 下 工作面回采 ； 三是上、 下层的采掘作业不互相影响。 采用下行式开采顺序 ，上层采煤工作面超前下层采煤工作 面的最小距离 ， 即上下层工作面的安全错距可用下式计算 ：
０ １ｎ 在此工作面正下方 ５号煤层 中布置一个综采一次采全高 ． ； ９Ｉ 工作面， 工作面长 度 １０Ｉ， ９ 平均采高 ２４ 两工作面平均垂 间 ｎ ．８ ｍ，
距 ２１ ｎ ．８ｉ 。
区内耕地贫瘠 ， 口稀少 ， 人 主要农产 品以豆类 、 谷类和玉 米 为主 ， 一年一收， 畜牧业不甚发达 ， 劳动力有较大剩余 。工业主要 为煤炭和农副产品加工等 ， 当地的主要经济来源 。 是 、
根据 以上分析 ，对于本矿 ４号层煤采用一次采全高高档普
采的采煤方法 ， ５号煤层采用一次采全高综采采煤法 ，两个回采
济宁二号煤矿3_上、3_下煤层近距离工作面同采应力分布研究
测结果 ， 确定 ３ 下 煤工作 面支承压力峰值为采深垂直 应 力 的 ２倍 左 右 ，大 面 积 回采 后 影 响较 严 重 的范 围 为３ ０ ｍ。 （ ３ ） 根 据 十一 采 区 的开 采条 件 ， 分 析 以上矿 压 监 测结果 ， 确定 ３ 煤工作面支承压力峰值为采深垂直 应力 的 １ ． ８ 倍 左右 ， 工 作 面超 前影 响范 围 最大 不超 过 ５ ０ ｍ， 大面 积 回采后 影 响较严 重 的范 围 为 ２ ０ ｍ。 （ ４ ） １ １ ３ ０ ７工 作 面上 方 ３ 煤 未 开 采 ， 其 顶 板 直 接 顶 初次 垮 落 步距 为 １ ６ ｍ，老 顶 初 次来 压 步距 为 ５ ９ ． ４ ｍ； １ １ ３下０ ８工作 面 上 方 ３ 煤已开采 ， 其 顶 板 直 接 顶 初 次 垮 落 步距 为 １ ７ ． ８ ｍ，老 顶 初 次 来 压 步距 为 ５ ９ ． ４ ｍ。 这说 明虽 然 ３ Ｅ 煤 已开 采 ， 但 ３ ｌ 一 与３ Ｆ 煤 夹矸 （ 厚度 为 ３ ０ ｍ左 右 ）的运动 对 ３ 煤 工作 面 开采 矿 山 压 位 置 关 系 图
２ ３上 及 ３下 工作 面 矿 压 观 测 结 果 分 析
（ １ ） 整体上 ， 十一 采 区无论 ３ ｔ 煤， 还 是 ３下 煤 工 作 面 回采 期 间来 压 不 明显 ，且 顺槽 超 前段 支护 距 离
・
作 面和 １ １ ３ ０ ２ 工作 面之 间煤岩体应力分布情况 。 采用 显 式 的有 限差 分 法求 解 ，用 Ｆ Ｌ Ａ Ｃ软件 模 拟 计 算。 ３ ． １ 数值 计算 模 型建 立 ３ ． １ ． １ 煤 岩物 理 力 学性 质 正 确地 评 价 材料 的性 质 对 获 取 准确 结 果 至关 重 要， 因此岩层材料 的物理力学性质都要精确确定。南 于岩 体 与 岩块 的力 学 性 质有 很 大 的差 别 ， 即实验 室 测出的结果与岩体的实际力学性质不相符 ，岩块 的 性 质在 实 验室 很 容易 得 到 ，但 是 想 准确 得 到 岩体 的 力 学性 质 却很 难 ， 目前 的方 法 是利 用 岩 块 的性 质 ， 根
上煤层采与下煤层回采时的覆岩稳定性分析
上煤层采与下煤层回采时的覆岩稳定性分析0 工作面概况（1）地质概况N14201综采工作面布置于4-2煤层，是本煤层第三个回采工作面，是大巷北侧唯一的一个工作面。
煤层厚度4m，煤层倾角1～3°，赋存较稳定，埋藏深度为58.4～160.3m，属于典型的浅埋煤层。
工作面煤层结构复杂，含2～3层夹矸，第一层夹矸位于煤层的中上部，厚度为0.1m左右，局部缺失，岩性为泥岩；第二层夹矸位于煤层的中部，厚度为0.2m，分布连续，岩性为黑色泥岩。
第三层夹矸位于煤层的中下部，厚度为0.3～0.4m左右，工作面范围内均有分布，由东向西逐渐变薄，岩性为灰色泥岩。
工作面与上煤层3-1煤的层间距为40.15m，在工作面1020～1400m（贯通位置）范围，上煤层3-1煤已回采完毕。
（2）回撤通道支护形式工作面主回撤通道顶板采用锚网梁索联合支护，锚索间加钢带补强支护，锚索4-4布置，索体长度6m，排距1.5m，采用左旋无纵筋螺纹钢锚杆，长2.6m。
同时在工作面距离贯通剩余100m时，主回撤通道使用两排垛式支架对顶板进行控制，排距1m，间距1.5m，工作阻力为12000kN。
1 关键层判断浅埋煤层上覆岩层中的坚硬岩层形成关键层，根据坚硬岩层对全部覆岩或局部覆岩起决定作用，将关键层分为主关键层和亚关键层。
坚硬岩层的判断条件为：根据式（1）和式（2）计算得知，第二层是关键层，3-1煤覆岩具有关键层结构。
4-2煤层顶板至3-1煤层底板距离为40.15m，两煤层间包含岩层共有4层，包括细粒砂岩、粉砂岩和中粒砂岩，见表2。
2 上煤层采后下煤层回采时的覆岩稳定性分析在4-2煤上部的3-1煤开采以后，3-1煤层覆岩关键层已经破断，回采4-2煤层时，两近距离煤层间的那层关键层成为4-2煤层上覆岩层的主关键层，从而形成了上煤层已采单一关键层结构。
上煤层已采单一关键层结构破断时会同时影响到矿压显现和地表沉陷，下煤层矿压显现的强度程度与上煤层采后其覆岩关键岩层破断块是否形成稳定结构有很大关系。
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近距离煤层上、下层同时回采探讨正式版
近距离煤层上、下层同时回采探讨正
式版
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1 上、下层同采方案的提出
根据全国其它矿务局的实际开采，曾有过厚煤层进行分层开采，分层间铺网人工制造假顶进行上、下层同采过；而滴道煤矿十一井二斜右8路34
#层，根据所揭露的煤岩层赋存条件，在8路～9路34
#层外部，夹石厚度超过0.5m以上时，下分层已有一层0.5～2.5m的顶板，34
#上、下层煤同时进行回采方案是可行的。
2 方案设计
首先，在二斜9路沿34
#下分层进行掘送大巷至边界，送切割上山，进行回采；当夹石小于0.5m时，以此为界，9路34
#层里部200m进行采全层，外部所剩500m进行上、下层同时回采，回采布置如图1。
上分层巷道布置：在34
#下分层掘斜上，见34
#上分层后，沿34
#上分层掘送上分层切上，然后，在切上以外距切上60m处重新掘斜上、顺槽，并与切上贯通；回采时，顺槽设一部SGW-40T/60刮板输送机运输，斜上采用搪瓷溜
子直接搭接在平巷胶带输送机，通过胶带输送机运至煤仓；斜上、顺槽超前工作面。
34
#下分层直接掘切上，并滞后34
#上分层工作面40～60 m进行回采，如图2。
3 顶板压力计算及支护设计
3.1 上分层顶板压力计算
图1 回采布置平剖面图
图2 上下分层回采步距剖面图
（1）顶板压力
P=1/(K-1)H·K₁·K₂=8.98MPa
式中 P——顶板压力MPa；
K——顶板岩石冒落后的碎涨系数；
H——最大采高；
ρ——顶板岩石冒落高度范围内的平均容重；
K₁——动载系数，取1.3~1.6
K₂——悬顶、片帮系数；
K₂=（L₁+ L₂+ L₃）
L₁=1.17
(2)支护密度（强度）
工作面的理论支护密度
n₁=P/?·c=0.32
式中 P——计算顶板压力；
?——单体液压支柱额定阻力；
c——单体液压支柱性能参数。
工作面的实际支护密度
n₂=N/（L₁·E）=1.11
式中 N——最大控顶距内最小支柱根数；
L₁——作业规程规定的最大控顶距；
E——工作面柱距
（3）安全系数（n）
n= n₁ /n₂=3.53>2
3.2 下分层顶板压力计算
下分层的顶板压力为夹石灰石的重量与上分层冒落高度范围内岩石的重量之和。
（1）顶板压力
P₂=P+ P₂=16.18~31.48
（2）工作面理论支护密度
n₁=P2max/( ?·c)=1.104
(3)工作面实际支护密度
n₂=N/（L₁·E）=2.22
(4)安全系数
n= n₁ /n₂=2.01>2
通过以上计算，上分层选择四排单体液压支柱支护顶板，下分层选用四排对柱支护顶板是能够满足支护要求的。
4 上下分层回采步距的确定
根据回采6～8路34
#上分层时，顶板周期来压步距为8～12m，采后30～40m，顶板趋于稳定，为避免上分层采后动压对下分层工作面造成影响，选择下分层工作面滞后上分层工作面40～60m进行回采。
5 掘送巷道及回采时存在的几个问题
（1）沿34
#下分层掘送大巷时，采用锚索支护顶板，当夹石小于0.3m时，顶板留不住，以34
#上分层顶板为大巷顶板，沿全层掘送，可能造成巷道中高达3.0m左右，给以后回采造成一定的困难。
（2）34
#上分层斜上、顺槽掘送时须单独由掘进队超前施工，并且回风流串联上、下分层工作面。
（3）工作面上巷（右8路34
#层大巷）由于是沿34
#上分层掘送，采34
#下分层时，须掘1～2m立眼与上巷贯通。
给上出口运料、运设备、行人、供电造成一定的困难。
（4）上分层回采后，采后动压可能给下分层顶板造成裂隙，给下分层回采带来困难。
（5）上分层回柱放顶的水渗入夹石裂隙，使下分层回采时有部分淋水。
（6）下分层回采时，应注意上分层顺槽煤壁的压力集中区，该压力直接作用在下分层大巷。
（7）下分层回采时，由于顶板压力大，采用四排对柱支护顶板，增加了劳动强度。
（8）由于右8路34层大巷外部是沿
34上分层掘送的，为此，回采时，上分层共作面上巷后路须留巷，以供下分层工作面回风用。
通过以上计算、分析，上、下分层同时回采，每一片盘将多回收10～15万t煤炭资源，避免了资源浪费；提高了巷道利用率，缓解接续。
——此位置可填写公司或团队名字——。