近距离煤层采空区下巷道围岩控制技术研究
我矿采空区下极近距离煤层回采巷道布置浅析
布置构成不利因素 。
３３ 上覆Ｋ ＿ 。 煤层 工作 面煤柱 集 中压力的影 响
Ｂ 为煤柱影响角 ，其值一般为２ 。５ 。 ５～ ５ ，此处 取最大值５ ｏ ５； ０ 的余角值 。 为Ｂ
则 Ｓ ．７ ２１ｍ ≥０５ ～ ．６
Ｋ。 煤层 被 采 出后 ，其 工 作 面 煤 柱 原 有 的 应 力 场 被 破 坏 ，采 空 区 上 方 岩 层 重 量 向 煤 柱 转 移 形 成 高 压 并 通 过 煤 层 底 板 传 播 到 煤 柱 下 方 附 近 的 一段 区域 ，形 成 应 力 增 高 区 ，特 别 是 Ｋ 煤 层
局部 留有煤柱未采 ，为走 向长壁式 回采 ，采空 底前进式掘进 ，后退式 回采 ，现所有巷道均 因 区管理为 自然垮落法 ，巷 道顶板 随回采 时的垮 采面结束而垮落报废 ，其底板即Ｋ 。 煤层顶板 已 落步距 而断裂或弯 曲下沉。下位煤层Ｋ 煤层厚 受炮掘影响产生次生裂隙而不完整 ，不利 于两 度１ ～ ． ． ３ ｍ，煤质较松软 ，煤层直接顶为灰 白色 层 巷 道重 叠布 置 。 ５ ０
即受 煤 柱 影 响 分 层 平 巷 应 布 置 在 煤 柱 线 外 ２１ｍ之外 ，巷道 受压 状 况 可 明显改 善 。 ．６
距 已采Ｋ 煤层距 离仅０ ～ ． ． １ ｍ，应力集 中程度 ６ ８ 较 高。如果 把巷道布置在 这些 区域 ，将 会 由于 支承压力 的影 响而使巷道支架遭 严重破 坏 ，使
巷 道产 生变 形 和破 坏 。
３ ４ 煤 柱影 响 角
４ Ｋ 煤层巷道布置 １
根 据 影 响Ｋ。 层 巷 道 布 置 的因 素 ，Ｋ 煤 。 煤层 开 采 不 宜 采 用 重 叠 式 的巷 道 布 置 。但 如 果 采 用
近距离煤层采空区下工作面顺槽支护方案的优化
可 以 归 要 结 亨 为 以 苎 下 几 个 宇 方 面（ 誊 。 主 茎 原 因在 着 １ ） Ｔ程 地质 条 件 不利。 围 石石 Ｉ Ｌ ｌ … 一
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表 １ ９ ３ 下 ０ ５ 工 作 面 下 顺 槽 部 分 夹 矸 厚 度 表
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稳 定 性 控 制 设 计 时 ， — ＿ ＿ １ ＿ 十 － ＿ Ｈ ｝ － ＿ ＿ Ｉ ＿ ｝ １ ＋ — 卜 —
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采 区 采 动 等 的影 响 ， 围岩损伤、 软 化严 重 ，
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部 近距 离煤 层 开采 环境 ｌ 、， 由于 Ｔ 程 围 岩
图１ ９ ３下 ０ ５工作面 回采巷道部分探矸子 Ｌ 位置图
学 妻 特 銎 性 出 釜 垡 使得在进行
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响 ，对其 稳 定十 分不利 。⑤ 施 工质 量不 到 位。 锚 网 支护 是 一项 隐性 工程 ， 其 支护质 量 好 坏难 以直 观 判断 ， 支护体 本身 的隐蔽性 ，
一
产 生应力 集 中 ，进 而诱 发巷 道 发生 不对 称 变 形破坏 。 （ 巷 道受 多次 回采动 压影 响大 ， 二 次扰 动对 巷道 的破 坏加 剧。 由于 多次 回 采 的影 响 ，致使 回采 巷道 反复 受到 动压 影
近距离采空区下松散煤层巷道综合控制技术
5科技资讯科技资讯S I N &T NOLOGY I NFORM TI ON2008N O.25SCI EN CE &TECHN OLOG Y I NFOR M A TI O N工业技术淮北矿区许疃煤矿7223工作面位于该矿82采区南翼第二阶段,上部为72煤层防水煤柱及72煤层不可采边界,下部尚未布置工作面,南到81与82采区边界线,北到82采区上山,顶部为正在回采的7123工作面,巷道位置关系见图1和图2所示。
7223工作面所在煤层产状走向为N E ～S W,倾向为S E 单斜构造,沿走向方向煤层产状有一定的起伏变化,煤层倾角变化较大,5°～28°,平均11°,较为松散破碎,煤层顶底板具体岩性见图3所示。
7223机巷所处的位置非常特殊,属于近距离采空区下松散煤层巷道,初期采用单一的棚式支护与锚杆支护效果均不理想。
17223机巷维护特点7223机巷布置在7123工作面正下方,7123工作面尚未收作,采空区处于不稳定状态,考虑到71煤层回采对底板的破坏,72煤层顶板将比较破碎,稳定性差。
巷道布置在采空区煤柱下方外侧,见图2所示,垂距(5～10)m ,水平距离(5～8)m,由于底板应力场很不规律,巷道正处于剪切应力集中区和垂向支承压力增高区,巷道围岩残余压力非常大,对支护的长期稳定性影响很大[1]。
7223工作面的水文地质条件较上部的7123工作面复杂,煤层顶板砂岩含水丰富,在巷道掘进时会有淋水,滴水现象。
在7123工作面回采完毕后,其里段老空区的水无法排出,在该区域内积聚,由于71和72煤层间距比较小,淋水现象明显。
根据施工和回采揭露的地质资料,该近距离采空区下松散煤层巷道综合控制技术王和志1,2王成1韩昌良1(1.中国矿业大学矿业工程学院江苏徐州221008;2.淮北矿业集团安徽淮北235000)摘要:许疃矿7223机巷属于典型近距离采空区下松散煤层巷道,采用单一支护效果十分不理想。
正利煤业极近距离煤层采空区下巷道支护实践
正利煤业极近距离煤层采空区下巷道支护实践□刘顺煤炭工业太原设计研究院集团有限公司，山西太原 〇3_摘要：本文以正利煤业极近距离煤层开采为工程背景，对极近距离煤层开采关键问题进行了分析，通过理论分析确定了下部煤层回采巷道合理位置，应内错10 m布置。
同时针对不同煤层间距，对巷道采取分区支护方案，为同类巷道的支护设计，提供一定参考借鉴。
关键词：极近距离煤层；理论分析；分区支护1工程背景正利煤业现开采一采区f1#煤层，4H#煤层开采至今 仅剩余2个正规开采工作面，下一步将开采4#煤层。
4# 煤层煤厚0.40 ~ 3.43 m,平均2.31 m。
4#煤与上部4_'# 煤间距0.70 ~ 8.75 m,平均3.88 m，4#煤层与4—#煤层 属近距离煤层，且属于极近距离煤层。
由煤与4#煤工作面布置平面图可知，正利煤业 4#煤层工作面回采巷道布置时，内错上部4H#煤层遗留 煤柱至少10 m以上，因此4#煤层回采巷道均位于丨1#煤层采空区下。
4#煤层开采时，采场与回采巷道围岩控制设计将面临 以下关键问题：（1 )由于4#煤与4H#煤间距小，4_W开 采对4#煤顶板破坏强烈，导致4#煤工作面易发生片帮冒 顶事故。
（2 ) 4#煤工作面顶板遗留1条或2条煤柱，所留 煤柱除影响4#煤工作面端面围岩稳定性外，还易引发压架 事故。
（3) 4#煤回采巷道位于4^#煤采空区，虽然采空 区的卸压作用有利于巷道围岩的稳定性，但当两煤层间距 极小时，巷道顶板接近松散体，无法延用矿井现有的锚固 支护方式。
（4 ) 4#煤回采巷道与煤煤柱水平距离大小不一，当两者距离较小时，回采巷道会受到煤柱压剪应 力的影响，严重时将导致支护失效，围岩失稳。
4#煤层顶板完整性受到了很大影响，对工作面及回采 巷道支护强度也提出了更高的要求。
基于上述分析，为延 续矿井正常采掘接替，保证4#煤的安全高效回采，必须对正利煤业4#煤层工作面及回采巷道布置方式与支护参数进 行研究，结合矿井生产地质条件进一步研究更加可靠、稳 定、经济的巷道布置及支护方式，为正利煤业4#煤层安全 高效开采提供技术支撑，实现矿井可持续发展。
093-近距离煤层群开采覆岩结构及围岩稳定性研究
100 ∑ M ML = 3. 1∑M + 5. 0 ± 4. 0 = 15. 81 ± 4（ m） （ 2）
ML = 10 槡∑M + 10 = 22. 45（ m）
（ 3）
由以上各式计算得到 2 号煤层开采后垮落带高
度为 5. 17m，裂缝带高度为 11. 81 ～ 22. 45m，结合
其顶板岩层的岩性特征得到： 2 号煤层平均厚度
层塑性区分布范围。
开采时其顶板的平均容重以及冒落后的平均碎胀系 数，分别取 26kN / m3 和 1. 1。
式 （ 8） 可以作为支架初撑力计算的基础，如
果支架的控顶范围为 lctr ，则作用在支架上的载荷
Pzj 为：
Pzj = qlctr = 3819. 6（ kN）
（ 9）
图 5 工作面回采不同距离时煤层塑性区分布范围
网 et 1 矿井概况 刊 j.n 东曲煤矿 14214 工作面开采 4 号煤层，煤层平
均厚度 3. 3m，煤层平均倾角 5°。14214 工作面上
a 临近 2 号煤层且大部分已回采，煤层层间距 4. 36 期 c ～ 5. 60m 左右，属于典型的近距离煤层群下煤层开 中国w煤ww炭.china 采。2 号煤层与 4 号煤层赋存地质柱状图见图 1。
3 2 号煤层开采对底板岩层的影响
中 w 2 号煤层开采后，其底板的应力重新分布，造 w 成底板岩体产生位移、变形，甚至破坏。了解 2 号 w 煤层开采后采空区底板变形破坏范围大小，对了解
图 3 2 号煤层采空区底板破坏范围
由图 3 可知，2 号煤层开采后底板最大破坏深 度为 4. 75m，而 2 号煤层与下部 4 号煤层相距 4. 36 ～ 5. 60m，故在 2 号煤层工作面采空区下进行 4 号 煤层回采时，4 号煤层顶板受到上部煤层采动影 响，其顶板可视为节理裂隙充分发育的块体结构。
极近距离煤层采空区下开采技术研究
2018年第6()第147(极近距离煤层采空区下开采技术研究张铁刚(西山煤电西曲矿，山西古交030200)摘要本文针对极近距离煤层群采空区下煤层开采的难题，阐述了极近距离煤层研究现状，对其特 点提出了采用应力改变率选取下煤层开采回采巷道合理位置的方法，并确定了不同条件下巷道的合 理断面形状及合理支护方式。
根据西曲矿的具体条件，建立了数值模拟模型，确定了合理的巷道位置 为内错6+布置以及合理的巷道断面形状、支护方式。
关键词极近距离煤层；采空区；巷道位置；应力改率中图分类号:TD823.21+1文献标志码:A文章编号：1009-0797( 2018 )06-0027-03Research on mining technology under goaf of ultra-close multiple seamsZhang Tiegang(Xishan coal electricity West Qu Yuan,Shanxi Gujiao030200)Abstract: Aiming at the mining problem of ultra-close multiple seams under goaf,the research status of ultra-close multiple seams is elaborated.The method of selecting the reasonable position of the coal mining roadway is put forward by the rates of stress variation.This paper puts forward the reasonable section shape and reasonable support mode of roadway under different conditions.According to the specific conditions of Xiqu mine,numerical simulation model is set up and the reasonable roadway position is6m.The reasonable section shape and support method of roadway are determined.Key words:ultra-close multiple seams;goaf;t he position of roadway;the rates of stress variation1引言我国煤炭资源十分丰富，且煤层的具体地质赋存 条件具有明显的差异。
近距离煤层大倾角工作面采空区下安全开采技术研究
（ ｏ８Ｍｉｅ ｉｇｉｇｈｎＴａ ｈ ｏｌ ｎｎ ｏｐｒｔ ｎＬｄ ，Ｐｎｄｎｓａ ６０ ２ ｈｎ ） Ｎ ． ｎ ，Ｐｎｄｎｓａ ｉ ｎＣ ａ ＭｉｉｇＣ ｒｏａ ｏ ｔ． ｉｇｉ ｈｎ４ ７ １ ，Ｃ ｉａ ｎ ｉ ｇ
煤
炭
工
程
２１ ０ １年第 ２期
近 距 离煤层 大倾 角工作 面 采 空 区下 安 全 开 采 技 术 研 究
贺 学 ，宋Βιβλιοθήκη 勇 慧 （ 顶 山天 安煤 业 股 份有 限公 司 八 矿 ，河南 平 顶 山 平 ４７１） ６ ０ ２
摘
要 ：以近距 离煤层 大倾 角工作 面采空 区下开采 为研 究 背景 ，针 对煤壁 片帮、项板 冒落及
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒ ｃ ：Ｔ ｋ ｎ ｅ ｍｉｉ ｇ ｕ ｄ ｒｔ ｅ ｇ ａ ｆ ｔ ｅ ｃｉ ｅ ｏ ｌ ｎ ｎ ｃ ｎ ｓ ａ ｗ ｔ ｌＳ ｉｔｎ ｅ ａ ｅ ｓｕ ｙ ａ ｉ ｇ ｔ ｎ ｎ ｎ ｅ ｏ ｆｏ ｅ ｐ ｉ ｌ ｄ ｃ ａ ｈ ｈ ｓ ｎ ｎ ｍｉ ｉｇ ｆ ｅ ｉ ｅ ｍ ｉ ａ Ｃ Ｏ ｅ ｄｓａ ｃ ｓ ｔ ｔｄ ａ ｈ ｈ ｂ ｃ ｇｏ ｎ ， ｔ ｅ ｐ ｐ ｒａ ａｙ ｅ ｈ ｍｅ ｈ ｎ ｓ ｆ ｔ ｅ ｃ ａ ｌ ｓ ａｌ ｇ ｒ ｏ ａｌ ｇ ａ ｄ ｄ ｗ ｗ ｒ ｌ ｉ ｇ ｏ ｈ ａ ｋ ｒ ｕ ｄ ｈ ａ ｅ ｎ ｌｚ ｄ ｔ ｅ ｃ ａ ｉｍｓ ｏ ｈ ｏ ｌ ｗａｌ ｐ ｉ ， ｏ ｆ ｆ ｉ ， ｎ ｏ ｎ ａ ｄ ｓｉ ｎ ｆ ｔ ｅ ｌ ｎ ｌ ｎ ｄ ｈ ｄ ａ ｌ ｏ ｒ ｄ ｓ ｐ ｏ ｔ ａ ｄ ｆｃ ｏ ｖ ｙ ｒ Ｔ ｅ ａ ａｙ ｉ ｒ ｓ ｌ ｈ ｗ ｄ ｔａ ｈ ｏ ｉ ａ ｅｔ ｉ ｈ ｏ ｆ ｏ ｈ ｙ ｒｕ ｉ ｐ ｗｅｅ ｕ ｐ ｒｓ ｎ ａ ｅ ｃ ｎ ｅ ｏ ． ｈ ｎ ｌ ｓ ｅ ｕｔ ｓ ｏ ｅ ｈ ｔ ｔ ｅ ｃ ａ ｐｌ ｒ ｌｆ ｎ ｔ ｅ ｇ ａ ｔ ｅ ｃ ｓ ｓ ｌ ｌ ｆ ｏ ｅ ｌｉｇ ｓ ａ ｌ ｕ ｄ ｃ ｕ ｅ ｔｅ ｓｒ ｓ ｏ ｃ ｎｒ ｔ ｎ，ｔ ｅ ｓ ｃ ｎ ａ ｙ ｍｉ ｉｇ ｆ ｉ ｒ ｆ ｔｅ ｃ ａ ｍｉｉ ｇ ｆｃ ｏ ｌ ｎ ａ ｃ ｖ ｒ ｎ ｅ ｎ ｙ ｗｏ ｌ ａ ｓ ｈ ｔ ｓｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｅ ｏ ｈ ｅ ｏ ｄ ｒ ｎ ｎ ａｌ ｅ ｏ ｈ ｏ ｌ ｎ ｎ ａ ｅ ｗ ｕｄ ｅ ｈ ｅ ｕ ｎ ｔ ｅ ｄ ｆｒ ｔ ｎ ｏ ｅ ｃ ａ ｎ ｏ ｋ ｉ ｅｃ ａ ｎ ｎ ｃ ｎ ｅｓ ａ ｉ ｃｉ ａｉｎ ａ ｄ ｔｅ ｆ ｏ ｉ ｒ ｅ ｔ ｏ ｌ ａ ｅ ｈ ｅｏ ｍａ ｉ ｆ ｈ ｏ ａ ｄ ｒ ｃ ｎ ｔ ｏ ｌ ｏ ｔ ｌ ｈ ｍｉ ｉ ｇｆ ｅ ａ ｄ ｔ ｅ ｍ ｎ ｌ ｔ ｎ ｈ ｏ ｒｆ ｌ ｅ ｄ ｐ ｈ ｗ ｕｄ ｈ ｖ ａ ｈ ｎ ｏ ｌ ａｕ ｈ ｇ ｆ ｅ ｃ ｓ ｔ ｅ ｄ ｗ ｗ ｒ ｌ ｉｇ ｏ ｅ ｈ ｄ ａ ｌ ｏ ｅ ｅ ｕ ｐ ｒ ｎ ａ ｅ ｃ ｎ ｅ ｏ ． Ｔ ｅｅｏ ｅ ｔ ｅｒ ｌｖ ｎ ａｅｙ ｉｈ ｉ ｌ ｎ ｅ ｏ ｔ ｏ ｎｕ ｈ ｎ ａ ｄ ｓｉ ｎ ｆ ｈ ｙ ｒ ｕｉ ｐ ｗ ｒｄ ｓ ｐ ｏ ｓａ ｄ ｆｃ ｏ ｖ ｙ ｒ ｈ ｒ ｆｒ ｅｅ ａ ｔ ｆ ｔ ｄ ｔ ｃ ｔ ｈ ｓ ｍｉ ｉ ｇ ｃ ｎｒ ｌ ｈ ｄｏ ｙｗａ ｒｖ ｄ ｄ ｔ ａ ｅ ａｓ ｆｔ ｎ ｎ ｆｔ ｅｃ ａ ｍｉ ｉｇｆ ｃ ｎ ｏ ｏ ｅ ａｕ ｂｅ ｅ ｐ ｒ ｎ ｅ ｎｎ ｏ ｔｏ ￣ｅ ｎ ｇ ｓｐ ｏ ｉ ｅ ｏｈ ｖ ａｅｙ ｍｉ ｉｇ ｏ ｏ ｎ ｎ ｅａ ｄ ｔ ｆ ｒ ｖ ａ ｌ ｘ ｅ ｉ ｃ ｓｔ ｈ ｌ ａ ｆ ａ ｌ ｅ ｏ ｔ ｅ ｓｆ ｔ ｎｎ ｆｔ ｅ ｃ ａ ｎ ｎ ｃ ｎ ｅ ｈ ｉ ｌｒｃ ｎ ｉ ｏ ｓ ｈ ａｅｙ ｍｉｉ ｇ ｏ ｈ ｏ ｍｉｉ ｇ ｆ ｅ ｕ ｄ ｒ ｔｅ ｓｍｉ ｏ ｄ ｔ ｎ ． ｌ ａ ａ ｉ Ｋｅ ｗｏ ｄ ｙ ｒ ｓ：ｃｏ ｅ ｄ ｓａ ｃ ｏ ｅ ｍ ； ｓ ｅ ｎ ｌ ａｉｎ；ｃ ｖｎ ； ｒ ｐ ｌ ｎ ；ｓｒ ｓ ｏ ｃ ｎ ｒｔ ｎ；ｆｉ ｒ ｃ ａ ｍ ｌｓ ｉ ｎ ｅｃ ａ ｓ ｅ ｔ ｌ ｔ ｐ ｉ ｃｉ ｔ ｅ ｎ ｏ ａ ｉｇ ｉ ｓ ａｌ ｇ ｔ ｓ ｃ ｎ ｅ ｔａｉ ｂ ｉ ｅ ｏ ａ ｌ ｅ ｍｅ ｈ ｍｓ ｕ
近距离三软煤层(17#煤层)开采关键技术研究
一、公司简介火烧铺煤矿位于贵州省盘州市火铺镇境内，始建于1966年，1971年正式投产，为平硐、斜井联合开拓，煤矿井田面积26.47km²，已探明煤炭储量50781.36万吨，可动用煤炭储量7330.04万吨，现年生产能力达到285万吨，是贵州盘江精煤股份有限公司主产煤矿之一。
近年来，随着开采深度的不断增加，地质复杂、断层多等问题给煤矿安全高效生产带来了极大挑战。
对此，火烧铺煤矿坚持创新发展，坚定不移走机械化、自动化、信息化、智能化的高质量发展道路，通过引进智能设备、优化系统，加快推进生产模式由原来的“傻、大、黑”向“高、新、尖”转变。
2022年，煤矿成功引进应用了大功率采煤机、重型掘进机、大功率钻机、单轨吊、巷修机、清仓机、永磁电动滚筒、泥煤深度分选等一系列新技术、新装备、新工艺，大大提高了生产效率和安全保障能力。
2022年全年生产原煤230.96万吨，同比增长10%，有力支持了地方经济高质量发展。
二、实施背景一直以来，三软煤层（软的顶板岩层、软的主采煤层和软的煤层底板岩层）开采都是制约煤矿安全生产、高质量发展的重大难题。
目前，火烧铺矿主采的17#煤层就是典型的三软煤层，具有煤层松软破碎，结构复杂，夹矸及煤层厚度变化大、煤层倾角大的特点，且还属于突出煤层。
17#煤层储量丰富，现有地质储量为4644万吨，占全矿井现有地质储量（41732.75万吨）的11.1%。
同时，17#煤层的煤质好，采出的原煤内在灰份15%~19%，挥发份为28%，含硫量低（0.28%），高位发热量为20.3MJ/kg，低位发热量为25.2MJ/kg，只需将灰份降低，就能达到用户要求。
然而，正是由于三软煤层特性，使得火烧铺矿17#煤层开采进展受到了严重影响。
火烧铺矿17#煤层13174工作面采用的是ZY3800/15/33型支架，回采过程中容易出现支架压架、咬架、支架移架困难等情况，导致工作面月平均推进度仅40m左右，不仅严重降低了工作面的回采速度，还存在巨大的安全隐患。
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2019年6月
第32卷第3期
山西能源学院学报
Journal of Shanxi Institute of Energy
Jun.,2019
Vol.32No.3
-煤电技术研究•
近距离煤层采空区下巷道围岩控制技术研究
徐灏杰
（山西天地王坡煤业有限公司，山西晋城048000）
【摘要】为解决近距离煤层采空区巷道围岩控制困难、变形严重的问题，本文以山西某矿地质条件为基础,对采空区下巷道围岩控制技术进行了研究。
文章采用数值模拟方法对上层煤底板应力分布特征进行了分析，确定底板高应力区域主要在煤柱中线附近，基于此结果将下层煤巷道布置在煤柱边缘位置，并对巷道支护方案与补强支护方案进行了设计。
研究结果可提高巷道稳定性，对于矿井的安全生产具有重大意义。
【关键词】近距离煤层;采空区；应力特征；围岩控制
【中图分类号】TD823
【文章编号】2096-4102（2019）03-0017-03【文献标识码】A
开放科学（资源服务）标识码（OSID）:
近距离煤层群在煤炭资源中占有很大的比例,随着资源的逐渐减少,许多煤矿开始重视近距离煤层的开采，但在开采过程中，剧烈矿压显现、围岩变形严重等问题，制约着矿井的安全生产。
一般开采近距离煤层群时，先对上层煤进行开采，然后在下层煤布置回采工作面，上层煤由于残余有大量煤柱，在煤柱周围存在着高应力环境,对下层煤巷道的稳定产生较大影响。
许多研究人员提出将下层煤回采巷道布置在应力降低区。
但在实际生产实践中，巷道受回采影响仍出现大量的变形。
因此针对具体条件下巷道布置方式与围岩控制措施的研究十分必
要。
本文以山西某矿地质条件为基础，对近距离煤层采空区下工作面巷道围岩控制措施进行了研究，从而提高巷道的稳定性。
1矿井概况
山西某矿开采煤层为4、5号煤层，煤层的厚度分别为5m、4m,两层煤均为近水平煤层。
5号煤的埋藏深度平均为230m,与4号煤间距为4~7m,各煤层顶底板条件如图1所示。
由于5号煤层5101工作面布置时与上覆4号煤层4203工作面采空区重合，并且巷道均处于上覆煤柱下方，因此巷道围岩所处的力学条件较为复杂。
上、下层煤位置关系如图2所示。
2工作面长度与顶板载荷分析
为分析上层4号煤层开采结束后在煤柱周围
图1上、下煤层顶底板柱状图
名称厚度/m柱状图岩层情况
石灰岩 4.1
1>>
；||1灰色，石英为主，层理明显细砂岩 6.7灰黑色，粉砂质胶结，节理发育
4号煤 5.0
■半光堯型，朋块状，沥青允洋泥岩,3灰黑色，粉砂质胶结，节理发育
5号煤 4.0■半光亮型，块状，沥青光泽
砂质泥岩 3.3灰色，破碎，节理发育
细砂岩 5.9灰黑色，粉砂质胶结，节理发育
图2上、下层煤工作面位置关系图
底板的应力分布规律,以各煤层地质条件为基础,建立数值模型。
模型中,4号煤层模拟厚度为5m,5号煤层模拟厚度为4m,煤层间距按最小的4m进行计算，由于两煤层倾斜角度均较小，因此在模拟中不加入煤层倾斜因素的影响。
图3为煤柱下方底板应力的等值线图。
收稿日期：2019-03-11
作者简介:徐灏杰（1991—）,男，山西晋城人，山西天地王坡煤业有限公司工程师.
17
40
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15........................................................................................................
6065707580859095100105110115
X/m
(a)垂直应力
(b)水平应力
图3煤柱底板应力等值线图
从图3(a)中可以看出，上层煤开采后,垂直应力均在煤柱内部两侧出现应力集中现象，应力峰值达到17MPa,与煤柱边界距离约为4.5m。
在煤柱下方,深度越大,该位置的垂直应力越小;在采空区下方，垂直应力随着底板深度的增大不断增大，而在底板相同深度的层位时,垂直应力的峰值位于煤柱的中部下方区域，与中部的距离越大，应力越小。
从图3(b)中可以看出，上层煤开采后,水平应力与垂直应力的分布特征有一定的差异，水平应力的峰值并没有出现在煤柱的内部，而是处于靠近煤柱的底板岩层中。
水平应力大小同样随着底板深度的增大而不断减小，在同一层位水平应力的最大值出现在煤柱中心线，与中心线距离越大，水平应力越小。
根据对煤柱下方底板的应力分析结果,若下层煤巷道处于上层煤柱的正下方位置，巷道将会受到高应力环境的影响，不利于对巷道围岩的控制,而从上图中可以发现在煤柱的边界处是底板应力由大变小的分界点，因此基于数值模拟分析结果，将下层煤巷道布置在煤柱边界靠近上层煤采空区处。
3采空区下巷道围岩控制措施
3.1围岩控制原则
(1)由于巷道上方为上层煤采空区冒落岩块，并且顶板岩层受到采动影响完整性较差，因此顶板岩层的下沉与破坏会比较严重，巷道在支护过程中需加大对顶板的控制。
(2)图4为下层煤巷道掘进后两帮内部应力分布曲线图，从图中可以看出，巷道两侧处于不同的应力坏境中，靠近煤柱一侧巷道内围岩压力要比采空区下一侧大，因此巷道两侧的变形具有一定的不对称性，容易在巷道顶角产生塑性破坏，巷道支护
5101工作面回采巷道采用相同巷道设计，巷道的断面形状均为矩形，宽度为3.4m,高度为2.6m,以回风巷道为基础,设计巷道支护方案如下：
(1)顶板支护:顶板锚杆的长度为2.4m,直径为20mm,相邻两根锚杆的距离设计为750mm,相邻两排锚杆的距离设计为800mm。
锚索的设计长度为4.5m,直径为17.8mm,相邻两根锚索的距离为1500mm,相邻两排锚索的距离为1600mm,靠近两帮的锚杆与竖直方向的夹角为15。
金属网形状为菱形，网格大小为100mm,网片宽度为3600mm,长度为900m m,安装时搭接长度为100mm。
(2)巷帮支护:两帮锚杆参数与顶板参数相同，锚杆的支护密度进行改变，相邻两根锚杆的距离为700mm,相邻两排锚杆的距离为800mm,接近顶底板的锚杆与水平夹角为20。
金属网形状为菱形,网格大小为100mm,网片的宽度为2700mm,长度为900mm,安装时搭接长度为100mm。
巷道支护断面如图4所示。
3.3补强支护方案
4号煤与5号煤层之间的距离为4~7m,当两层煤之间的距离大于5m时,锚索可以打入顶板中,若两层煤之间的距离小于5m,无法在顶板打锚索支护，因此需要采取其他补强支护方案。
(1)当层间距为4~5m时,在巷道内安设单体支柱对顶板进行支撑,从而减轻顶板下沉在两端角的剪切力，单体支柱间、排距均设计为1m。
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(2)由于层间距的减小，原锚索长度无法打入顶板中，因此需对锚索长度进行缩减,锚索长度变为4m,确保锚索能够稳定在顶板完整岩层中。
(3)由于巷道两帮处于不同的应力环境中，在煤柱侧巷帮承受应力较高,煤体易出现破坏，因此需对煤柱侧帮进行补强支护，在相邻两排锚杆的中间增加两根锚索,锚索之间的距离为1400mm,垂直于巷道侧帮。
3.4支护效果分析
确定支护方案后，在5101工作面现场进行了实践，并记录了巷道围岩的变形情况，如图5所示。
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从图中可以看出，在工作面推进的过程中，随着工作面与测站之间的距离减小，巷道表面围岩出现的变形情况在加剧，当工作面推进到测站时,围岩变形量达到最大，此时顶底板的变形量为240mm,两帮的变形量为480mm。
巷道围岩的变形主要表现为两帮变形,但变形量均在可控制范围内，表明该支护方案具有着较好的效果。
4结论
(1)采用数值模拟方法分析了上层煤开采后底板岩层内部的应力分布情况,随着底板深度的增大,岩层应力水平逐渐减小，同一层位应力的最大值位于煤柱中线,与煤柱中线距离越大，应力越小，因此将下层煤巷道布置在煤柱边缘地区。
(2)基于数值模拟分析结果,设计了5101工作面回采巷道支护方案与补强支护方案,主要通过加单体支柱、调整锚索长度以及在巷道煤柱帮侧打锚杆等措施对巷道进行补强支护。
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