近距离煤层群同采工作面合理错距

近距离煤层群开采时，若采用分层开采，下位煤 层工作面将在上工作面的采空区下进行开采，工作 面顶板破碎难以维护，且会受到上工作面老空水、有 毒有害气体的威胁，给下工作面开采带来诸多安全 隐患。若采用两煤层同采应确定合理的工作面错 距，既要保证下工作面开采不受上工作面开采应力 的影响，又要保证下煤层工作面顶板的完整性［1 － 3］。 某矿主采 3#、4# 煤层的平均间距仅为 11 m，且两煤 层间岩层强度低、裂隙发育，若采用分层开采下工作 面顶板将难以维护。因此决定采用两煤层同采，需 确定两工作面的合理错距。
GUO Min （ Lijiahao coal mine，Shenhua Group Baotou Mining Company，Ordos 017000，China） Abstract： In order to determine rational malposition of simultaneous mining working face in close distance seam group，using theoretical analysis combined with numerical simulation，it is obtained that the lower working face not only can avoid the influence of the abutment pressure of the upper working face，but also maintain the integrity of the roof effectively when the malposition should be 40 ～ 45 m， which is verified by the observation of advancing abutment pressure under working face． Key words： close distance seam group； simultaneous mining； malposition； abutment pressure
1 工程概况
某矿地面标高 + 973． 6 ～ + 1 125 m，井下标高 + 634 ～ + 612 m。开采煤层为山西组 3#、4# 煤层，3# 煤为低灰、低硫主焦煤，密度为 1． 39 t / m3 ，煤层平均 厚度 1． 82 m。煤层倾角 1° ～ 7°，平均倾角 3°，煤层 结构简单，稳定可采。4# 煤密度为 1． Hale Waihona Puke Baidu1 t / m3 ，煤层 平均厚度 4． 0 m。煤层倾角 2° ～ 8°，平均倾角 4°，两 煤层间距 4 ～ 22 m，平均 11 m。为减少分层开采时
直接顶 泥岩岩 2 260 2． 16 1． 29 3． 1 1． 4 23
煤层
3#煤
1 350 1． 5 0． 5 0． 6 0． 2 20
直接底 细砂岩 2 500 4． 5 4． 9 2． 2 2． 7 23
老底 泥岩
2 240 1． 7 1． 2 1． 1 0． 7 22
式中： Lx 为工作面推进长度，m； σc 为单轴抗压
强度，MPa； H 为埋深，m； ρ 为岩体的密度，t / m3 。底
板破坏深度计算参数见表 1。
表 1 底板破坏深度计算参数表
Lx
H
σc
ρ
/m
/m
/ MPa
/ （ t·m －3 ）
200
500
40
0． 025
依据式（ 1） 求得工作面采完时底板岩层的最大 破坏深度为：
维护顶板的完整性。并通过对下位煤层工作面超前支承压力的观测分析进行了验证。
关键词： 近距离煤层群； 同采； 错距； 支承压力
中图分类号： TD322
文献标志码： B
文章编号： 1003 － 496X（ 2012） 10 － 0028 － 03
Rational Malposition Research of Simultaneous Mining Working Faces in Close Distance Seam Group
上部煤层开采后，引起顶板岩层垮落，围岩应力
重新分布。应力作用于底板煤岩体后，将引起底板
煤岩体的破坏。根据弹性力学理论，对底板损伤状
态进行分析。依据 Mohr － Coulomb 破坏准则，底板
岩层的最大破坏深度 hmax 依据下式确定［4］：
hmax
1． =
57（ ρg） 4 σ2c
2 H2 Lx
（ 1）
基金项 目： 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （ 973 计 划 ） 资 助 项 目 （ 2011CB201204）
上部煤层开采后给下伏煤层开采带来的不利影响， 决定采用两煤层同时开采。需研究工作面的合理错 距，减小上工作面的影响。
2 上工作面开采对底板煤岩体的影响
2． 1 底板破坏深度的理论计算
·28·
（ 第 43 卷第 10 期）
试验·研究
近距离煤层群同采工作面合理错距研究
郭敏
（ 神华集团包头矿业公司 李家壕煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017000）
摘 要： 为确定极近距离煤层群同采工作面的合理错距，运用理论分析、数值模拟相结合的方法
得出两工作面错距在 40 ～ 45 m 时，下位工作面既能避开上工作面超前支承压力的影响又能有效
表 2 模拟采用的岩石力学参数
层号
岩性
密度 / （ kg·m － 3 ）
体积 模量 / GPa
剪切 模量 / GPa
内聚 力
/ MPa
抗拉 强度 / MPa
内摩 擦角 /（ °）
覆岩 中砂岩 2 500 6． 2 4． 9 10 4． 5 42
老顶 砂质泥岩 2 400 2． 4 2． 1 4． 2 1． 2 24
试验·研究
（ 2012 － 10）
·29·
hmax = 7． 67 2． 2 底板破坏深度的数值模拟研究
为研究 3# 煤层工作面开采对底板煤岩体的破 坏深度，利用 FLAC3D 数值模拟软件建立模型，模型 长 400 m，宽 300 m，高 200 m，上表面施加 7． 5 MPa 作用力代替上覆岩层作用。模拟开采工作面倾斜长 度 100 m，推进距离 200 m。岩石力学参数见表 2。