近距离煤层回采巷道优化布置研究

近距离煤层回采巷道优化布置研究聂军，岳宁，金思德(兖矿集团南屯煤矿，山东邹城273515)摘要采空区下底板巷道布置的方法如果只考虑在常规情况下的应力分布特点而忽略了采场应力场是多维场的特点，就无法全面的考虑整个采场周围的应力分布，难以运用这种方法准确的确定近距离多个工作面采空下底板巷道布置的合理位置。

所以，应该在考虑多个工作面采空后相互叠加的条件下来研究近距离煤层回采巷道的优化布置。

关键词采空区下回采巷道优化布置中图分类号TD822+．2文献标识码B*收稿日期：2012－07－09作者简介：聂军（1962－），男，中国矿业大学（采矿工程）毕业，现任兖州煤业公司南屯煤矿采煤生产副矿长。

目前的研究和实践经验证明，在巷道离煤层底板垂距相同条件下，巷道与煤柱边缘的水平距离不同，巷道受压状况将有明显差别。

一般的规律是巷道距离煤柱边缘和深入采空区下方越远，其所受支承压力的影响越小。

在确定底板岩巷相对煤柱边缘的位置时，合理的水平错距与合理的垂直距离之间有一定的联系，所以在巷道设计时，常常先要确定一个煤柱向底板传力影响角θ，然后再根据巷道至煤层底饭的合理垂距Z 和煤柱影响角β，确定巷道距离煤柱边界的合理水平距离S ，如图1。

图1确定底板巷道距离煤柱水平距离的计算简图S ≥Zsin （α+θ）sin β式中：α－煤层倾角；θ－β的余角；θ=90ʎ－β；β－煤柱影响角，其值变化在25ʎ 55ʎ之间，通常支承压力越大和煤柱尺寸越小，β角越大。

确定采空区下底板巷道布置的方法如果只是考虑在常规情况下的应力分布特点，而忽略了采场应力场是多维场的特点，就无法全面的考虑整个采场周围的应力分布。

因此，应该在考虑多个工作面采空后相互叠加的条件下来研究近距离煤层回采巷道的优化布置。

1近距离煤层复杂叠加应力场下回采巷道的优化布置分别取93上05工作面中部（Y =－500）、93上05工作面超前支承压力与9307工作面侧向支承压力叠加峰值区（Y =－320）、93上05工作面超前支承压力与93上03工作面侧向支承压力叠加峰值区（Y =－285）、93上05工作面停采线前9307工作面和93上03工作面侧向支承压力区（Y =－150）在3下煤层中的垂直应力剖面整合于图2中，进而对整个93下05工作面的应力场进行分析，确定合理的回采巷道布置方式。

通过图2可以看出，四个垂直应力分布曲线在3下煤层中的垂直应力分布规律并不是完全一致的，具有各自不同的特点。

具体表现在峰值应力在煤层中的位置有很大不同。

所以，需要综合考虑各种典型情况下的应力分布特征来确定93下05工作面上下顺槽的合理布置位置。

图2典型的垂直应力分布曲线整合图1．193下05工作面上顺槽位置的优化布置为了确定93下05工作面上顺槽的合理位置，将93下05工作面上顺槽附近3下煤层中的垂直应力峰值所在位置标于图3内（①线为最大值所在位置、②线为最小值所在位置、③线为93上05工作面上顺槽，④线为9307工作面下顺槽下帮位置），通过对图2和图3分析可以看出，在尽可能减少煤柱损失的情况下93下05工作面上顺槽可能布置的位置有以下几种：（1）位于X =73的应力最小值区。

在此区域内，在93上05工作面采空区下，3下煤层中的垂直应力最小，然而，在93上05工作面停采线前方，3下煤层中的垂直应力较高，特别是93上05工作面超前支承压力与9307工作面侧向支承压力叠加峰值区（Y =－320），垂直应力较高在70MPa 左右，所以，93下05工作面上顺槽若布置于此位置，巷道在93上05工作面停采线前方，维护起来会比较困难，同时，此方案留设煤柱尺寸较大，会降低采区回采率。

（2）水平位置关系上位于93上05上顺槽下方，在两个垂直应力最大值线之间。

由图3可以看出，此处位于93上05工作面停采线前方的三条垂直应力分布曲线（Y =－320、Y =－285、Y =150）的最低值区，这是由于9307工作面开采后会在煤体中存在工作面侧向支承压力，而在93上05工作面停采线前方93上05工作面上顺槽的开掘释放了部分垂直应力，使得在此区域内垂直应力较小。

由于侧向支承压力过了峰值后会逐渐降低，最低值位于93上05上顺槽正下方向媒体内错1 3m ，而过了这段区域的一定距离内，在煤体中工作面侧向支承压力仍然对3下煤层产生影响，垂直应力高于原岩应力。

另外，在93上05工作面下3下煤层中的垂直应力在此区域的值在15 20MPa 之间，略高于原岩应力，从整体上看，93下05工作面上顺槽在93上05工作面停采线前后的距离相近。

所以，93上05工作面上顺槽与9307工作面下顺槽之间煤柱留设6 10m。

（上顺槽侧）图33下煤层垂直应力分布最大值与最小值所在位置图1．293下05工作面下顺槽位置的优化布置为了确定93下05工作面下顺槽的合理位置，将93下05工作面下顺槽附近3下煤层中的垂直应力峰值所在位置标于图4内（①线为最大值所在位置、②线为最小值所在位置、③线为93上03工作面上顺槽，④线为93上05工作面下顺槽），通过对图2和图4分析可以看出，93下05工作面上顺槽可布置的位置有以下几种：（1）水平位置关系上位于93下03工作面采空区下方。

在这个区域内由于都在93下03工作面采空区下方，不用考虑93下03工作面侧向支承压力的影响，所以应力水平较低。

但从93下05工作面整体上考虑，若93下03工作面上顺槽布置在这个位置，工作面中部会有一部分液压支架位于93上05工作面与93上03工作（下顺槽侧）图43下煤层垂直应力分布最大值与最小值所在位置图面间区段煤柱下方，在支架上会受到较高的压力，对于工作面的回采不利。

因此，可以将93下05工作面下顺槽布置在93上03工作面采空区下方距离93上05工作面与93上03工作面区段煤柱水平距离4 8m 处。

但应对工作面液压支架进行安全评估并采取相应措施。

（2）水平位置关系上位于93上05工作面采空区下方。

由图4可以看出，在此区域内，应力分为两个部分：93上05工作面采空区和93上05工作面停采线前方。

93上05工作面采空区存在垂直应力最小值，上下层位关系上看，只要93下05工作面上顺槽离93上05工作面与93上03工作面区段煤柱的距离大于4 5m ，就能保证93下05工作面处在小于等于原岩应力的应力水平。

而超过93下05工作面停采线，垂直应力的最大值位置逐渐向93上03工作面侧转移，这是由于这段区域是93上05工作面超前支承压力与93上03工作面侧向支承压力叠加区向93上03工作面侧向支承压力区转移的区域，从93下05工作面下顺槽工程地质条件看，这段区域较短。

所以可以将93下05工作面下顺槽布置于93下05工作面采空区下方离93上05工作面与93上03工作面区段煤柱水平距离5 10m 处。

2主要结论（1）根据近距离煤层叠加应力场的时空分布规律，将近距离煤层采空区下回采巷道布置于应力降低区，在安全、经济的原则下，确定了93下05工作面上下顺槽的最优布置方式。

（2）确定采空区下底板巷道布置时，不要忽略了采场应力场是多维场的特点，要全面考虑整个采场周围的应力分布，运用正确的方法准确地确定近距离多个工作面采空下底板巷道布置的合理位置。

参考文献：［1］何满潮，谢和平，彭苏萍等．深部开采岩体力学研究．岩石力学与工程学报，2005，24（16）：2803 2813［2］钱鸣高．20年来采场围岩控制理论和实践的回顾．中国矿业大学学报，2000，19（1）：1 4［3］武忠，李日官．极近距离煤层回采巷道布置研究．煤矿开采，2002，（2）：41 81［4］李化敏．下分层近距离煤层回采巷道布置问题研究．煤矿设计，1998，（6）：10 12［5］张百胜等．极近距离煤层回采巷道合理位置确定方法探讨．岩石力学与工程学报，2008，27（1）：97 100［6］高玉龙．采空区下近距离煤层巷道掘进中的矿压控制．内蒙古石油化工，2008（13）：45 46深部矿井巷道支护参数优化可行性分析郑海建1，李正刚2(1．淄博矿业集团唐口煤业公司，山东济宁272055;2．辽宁工程技术大学矿业学院，辽宁阜新123000)摘要该文为解决唐口矿南部轨道大巷矿压显现强烈、应力集中、巷道支护困难等问题，通过理论计算和数值模拟的方法对支护参数进行优化设计分析，为深部矿井巷道支护形式和支护参数的选择提供了重要的理论依据。

关键词深部矿井高应力FLAC可行性中图分类号TD353文献标识码AAbstract In order to solve the high mine pressure、the stress concentration and the difficulties in supporting in the southern tail of TangKou Mine，this pa-per design and analysis the support parameters by the method of theoretical calculations and numerical simulation．And it provides an important theoretical basis for the support type and support parameters of Roadway in the deep mine all of the world．Key words deep mine high stress FLAC feasibility唐口煤业公司南部轨道大巷位于－990m水平，目前已经施工3750m，该巷道东、南面为实煤区，西面40m处为正在掘进的南部胶带大巷。

垂直上下方各煤层均未开采。

1巷道概况南部轨道大巷位于3上煤层顶板砂岩中，平均抗压强度为30MPa，属二类顶底板。

该大巷与3上煤层距离2 80m。

岩层倾角3ʎ 5ʎ，平均角度4ʎ；顶板为粉砂岩，成分以石英长石为主，泥质胶结，直立裂隙发育，且被方解石充填，普氏系数为f=3 5。

南部轨道大巷中部经过DF15断层（H=22m，∠71ʎ）后煤层逐渐抬高，使巷道在3上煤层底板砂岩中掘进，底板以粉砂岩、中砂岩为主，平均抗压强度为40MPa左右，属较稳定顶底板，里段大巷与3上煤层距离0 105m，局部将揭露三灰。

南轨大巷岩体的煤岩力学参数如表1。

表1煤岩力学参数项目名称岩性名称密度（kg/m3）抗拉强度（MPa）内摩擦角（ʎ）弹性模量（MPa）粘聚力（MPa）泊松比老顶砂岩层26714．0527．53922023．60．17直接顶粉砂岩25765．8634．47834024．40．28煤层3上煤13780．8823110208．40．43直接底粉砂岩26094．3326．53640022．40．31老底中砂岩26274．4125．73856021．60．292巷道支护参数*收稿日期：2011－12－07作者简介：郑海建（1984－）男，大学本科，毕业于辽宁工程技术大学采矿专业，现任淄矿集团唐口煤业公司开拓一队技术员，助理工程师。