近距离煤层群开采回采巷道合理布置位置理论分析
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
近距离煤层下煤层回采巷道内错布置合理错距数值模拟研究
２ ０ １ ５年 ５ 月
Ｍａ ｖ ． ２ ０１ ５
・
煤 电技 术 研 究 ・
近距离煤层下煤层回采巷道 内
错布置合理错距数值模拟研究
李 鹏， 沈玉旭 ， 许 海涛
晋中 ０ ３ ０ ６ ０ ０ ） （ 山西煤炭管理干部学 院， 山西
【 摘
要】以某煤矿近距 离煤层为研 究对象， 通过数值模拟对下煤层 回采巷道 内错布置不同错距的受力及 区服破
收 稿 日期 ： ２ ０ １ ５ － ０ ４ — ２ ３
作者简介 ： 李
４０
鹏（ １ ９ ８ ４ 一） ， 男， 山西大 同人 ， 山西煤炭管理干部学院助教 ， 硕士。
第２ ８ 仓
， 列
山西煤 炭管理 十 部学 院学报
Ｊ ｏ ｕ ｒ ｎ ａ ｌ ｏ ｆ Ｓ ｈ ａ ｎ ｘ ｉ Ｃ ｏ ａ ｌ － Ｍｉ ｎ ｉ ｎ ｇ Ａｄ ｍｉ ｎ ｉ ｓ ｔ ｒ ａ ｔ ｏ ｒ ｓ Ｃ ｏ ｌ ｌ ｅ ｇ ｅ
Ｖｏ １ ． ２ ８ Ｎｏ ． ２
３ ６ ３ ８ ３ ３ ０ ８
４ ９ ３ ３
２ ６ ０ ｌ ７ ４ ３
４ ９ ８
３ ． ９ ０ ３ ６ ． ８ ６ ０ ． ２ ４ ２ ． ８ ８ ２ ４ ． ５ ７ Ｏ ． ２ ２
６ ． ２ ３ ２ ３ ． ７ ７ ０ ． ２ ４
Ｏ ． １ ８ ２ ３ ． ６ ３ ０ ． ２ ３ Ｏ ． ６ ６ ２ ０ ． ９ ４ ０ ＿ ２ Ｏ
束 其水 平位移 和 垂直 位移 。模 型上 部加 载 的均 布荷 载 ，按 岩 层平 均 容 重 ２ ． ５ ＭＰ ａ ／ ｌ Ｏ Ｏ ｍ 及模 拟 埋深 ３ ０ ０
ｍ
层平 均 厚 度 为 Ｉ ． １ ２ ｍ， 直接顶为 Ｋ ２灰岩 ， 底 板 为 泥
近距离煤层回采巷道布置方式
层采高、煤层强度、上覆岩层容重、应力增高系数、底板
岩层强度等变量有关，煤层采高、上覆岩层容重越大，底
板塑性屈服深度越大，底板岩层强度越大，底板塑性屈服
深度越小。
1. 2 极近距离煤层开采相互影响规律
极近距离煤层开采时，其相互影响主要表现为上部煤
层开采形成的采动应力场和下层煤的顶板结构的变化。极
近距离煤层条件下，上煤层开采后采空区冒落矸石、区段
内错式布置巷道避开了上层护巷煤柱产生的应力增高 区，由于煤层倾角平均 17°，倾角不够大，故不考虑水平 式。为了降低 9 上和 9 下两煤层间开采的相互影响，9 上和 9 下极近距离煤层开采，采用无煤柱护巷方式。考虑到巷道 支护方式，将巷道的布置方式设计为外错式和内错式相结 合的布置方式。上、下煤层回采巷道的布置方案采用留 3 ～ 5m 窄小煤柱沿空掘巷，即 9 上和 9 下巷道布置为： 下煤层 的回风巷与上煤层呈外错布置，下煤层的运输巷与上煤层 呈内错布置（ 如图 3 所示） 。支护方式为： 9 上采用锚杆支 护； 9 下回风巷的巷道采用锚杆支护，运输巷巷道采用工字 钢支护。由于受上层煤开采的影响，9 下顶板较破碎，上层 开采时必须铺设金属网。
2 上部煤层开采区段煤柱载荷分析
上部煤 层 区 段 煤 柱 的 载 荷 是 由 上 覆 岩 层 重 量 两 侧 （ abcd） 采空区未垮落岩层的部分重量转移到煤柱上所产生 的（ 如图 2 所示） 。
为 1. 5m，9 下 的 平 均 厚 度 为 1. 25m，层 间 距 平 均 厚 度 为 1. 5m。煤层总体走向为 65° ～ 90°，倾向 N335° ～ 360°，煤 层平均倾角 17°。9 槽煤层煤质较好，硬度较大，属 中 硬 煤。煤层结构复杂。顶底板均为粉砂岩，伪顶底为炭质粉 沙岩。局部顶板较破碎，岩石完整性较差。该区不受火成 岩的影响。该区水文地质条件简单，除煤层顶板有裂隙滴 淋水外，不受老窑水的影响，煤层低瓦斯，无煤尘爆 炸 倾向。
近距离煤层回采巷道合理布置方案
·66·
煤 矿 安 全 ( Total 418) 技术经验
近距离煤层回采巷道合理布置方案
黄艳利 1, 2 ,张吉雄 1, 2 ,范 军 1, 2 ,巨 峰 1, 2 ,安泰龙 1, 2
(1. 中国矿业大学 矿业工程学院 ,江苏 徐州 221116; 2. 煤炭资源与安全开采国家重点实验室 ,江苏 徐州 221008)
整个电控系统使用元器件多 ,元器件之间连线 复杂 ,各输入 、输出控制接点在电路中是串联和并联 关系 ,各控制触点容易受电弧侵蚀和环境氧化而损 坏 ,每个节点的通断情况不能采用某种手段进行监 视 ,当出现故障时 ,全凭维修人员的经验去判断查找 事故点 ,使事故处理时间太长 。据北辰煤矿从 2005 年 11月到 2008年 11月 3a来的影响生产的非人身
技术经验 煤 矿 安 全 (2009 - 09)
·67·
1所示 。
结合木瓜矿的具体地质条件 ,在分析 9 煤开采 对 10煤的影响关系时 ,取影响角 θ= 40°。由图 3可 知 , 10煤层的巷道必须布置在支承压力影响线外的 煤层中 ,才能避开 9煤留设煤柱压力的影响 ,即要满 足式 (1) (图 3中 Ln 为 10煤层巷道的内错距 ) 。
近距离煤层回采巷道合理布置研究
区域治理综合信息近距离煤层回采巷道合理布置研究王辉1 吴向儒1 梁苗2 李波11.鄂尔多斯职业学院，内蒙古 鄂尔多斯 0170002.鄂尔多斯生态环境职业学院，内蒙古 鄂尔多斯 017000摘要：对于采煤采矿人员来说，在进行开采煤矿工作时，会遇到各种各样的开采环境，而近距离煤层开采也属于他们所遇到的开采环境中的一种。
近距离的煤层开采环境虽然是常见现象，但是对其回采巷道进行合理布置却是一件非常困难的事情。
如果近距离的煤层回采巷道布置得不合理，那么不仅会影响到采煤的工作，降低工作效率，损失煤矿企业的收益，严重时，还会造成人员伤亡，所以需要高度重视近距离煤层回采巷道的合理布置。
本文将针对近距离煤层回采巷道合理布置进行探究。
关键词：近距离；煤层回采；巷道；合理布置对于近距离煤层回采环境而言，有着多种不同的回采巷道布置方法。
但重要的是就在于如何针对这个煤层的所在环境，合理的进行近距离煤层回采巷道布置。
因不同的回采巷道布置方法都有自己的优势和劣势，这就需要相关的工作人员清楚地了解煤层所在的地形环境，综合考虑之后，才能最终确定一种合理的回采巷道布置方法。
只有回采巷道布置的合理，才能提升煤层的回采率，提高煤矿企业的收益。
对于一些近距离的煤层回采巷道，虽然在回采过程中出现了问题，但也可以通过相对应的措施来解决，确保煤层回采工作的顺利。
一、工程地质概况以八连城煤矿西为例，其中的19-2号煤层需要进行相关的开采工作。
其具体的相关地理信息如下：2号煤层的平均深度在500米到600米之间，而煤层的厚度为0.6米到2.5米之间不等，平均厚度为1.5米左右。
在2号煤层的东面是山区，南面是断层和采区边界线，西面也是属于断层，上部则是属于采空区。
2号煤层在219-201区域之间的工作长度范围为910米左右，倾斜的长度为160米，平均倾斜角度为3°左右。
2号煤层的层理比较均匀，发育比较均匀。
煤层顶部存有伪顶，在开采的过程中容易冒落。
M煤矿近距离煤层回采巷道合理错距研究
FORUM论坛工艺30 /矿业装备 MINING EQUIPMENT 煤柱承担了较大的集中应力。
3 近距离煤层回采错距理论分析以M煤矿近距离煤层采空区回采工作面巷道布置结构为基础，分析其覆岩的运动规律与合理错距的确定问题，以确保煤矿企业的安全生产。
合理错距可以有效避免煤层工作面开采造成的互相不利影响，确保上下煤层开采面的高效稳定开采。
当前，针对近距离煤层回采合理错距方面存在两种理论。
一是减压区理论，合理错距应确保下煤层开采工作面位于上煤层开采工作面形成的减压区内，保证开采下煤层时不受上部煤层的动压影响，减小工作面的支护强度。
二是稳压区理论，合理的错距应确保上部煤层工作面开采顶板冒落稳定后，在回采下部煤层工作面，从而确保下部开采工作面不受上部冒落引起的冲击影响。
3.1 减压区开采理论根据砌体梁结构理论，在开采上煤层后，岩层可以形成砌体梁的平衡结构，从而有效保护回采工作面空间。
推过回采工作面后，直接顶会垮落，老顶承受覆岩层的重量，采区工作面前方与后方的冒落岩石承受压力，并在上部煤层工作面约6~20 m的范围内形成减压区。
此区内会布置近距离下煤层工作面，减小开采压力，从而更利于维护采区巷道。
3.2 稳压区开采理论基于砌体梁理论，在开采上部煤层后，随着工作面的逐步回采，直接顶也会逐步冒落，当推进一段距离工作面后，老顶会出现明显的周期来压，形成砌体梁结构，此时工作面逐步恢复原有的岩石应力，且应力逐步趋于稳定，形成稳压区。
稳压区下进行开采工作，会减少上部煤层对下部煤层的冲击。
一般而言，上部煤层稳定后才可以开采下部煤层，此时下部煤层位于上部煤层形成的压力恢复区内，顶板冒落基本稳定，下煤层不会受到冒落动压的影响，从而更易控制开采工作面顶板，促使开采压力趋于稳定。
在开采近距离煤层时，应确保上下煤层开采工作面错距的合理性，不能过小，以免使上部煤层对底板产生冲M煤矿近距离煤层回采巷道合理错距研究煤矿实际开采过程中，近距离厚煤层的开采工作将会直接影响周围岩层的分布情况，回采空间煤柱应力不断集中，问题较为严重，且底板岩层也会传递应力，从而导致近距离厚煤层巷道的变形问题。
近距离煤层回采巷道合理位置的布置方法研究
近距离煤层回采巷道合理位置的布置方法研究近距离煤层的开采是非常常见的开采环境，对于煤矿企业来说，这种近距离的煤层开采有时不但会给井巷工程布置带来较大难度，而且会因为回采巷道中位置布置的不合理而影响到安全生产，文章结合八连城煤矿219-201工作面回采巷道布置形式，针对几种巷道布置位置的方法提出了相关见解，为类似条件下巷道围岩控制提供了借鉴和参考。
标签：近距离煤层；回采巷道；合理位置；布置方法近距离下煤层回采巷道位置地选择是一项非常重要的内容，回采巷道的合理布置能够有效地提升回采的資源率，为煤炭生产企业创造更大的经济效益，但是如何能够正确选择合理的布置方法也是一个选择的难题，每种布置方法都有各自的优点和缺点，在选择的过程中需要综合考虑矿井开采的各种因素，只有在遵循客观规律的基础上，才能选择出合理的回采巷道布置位置。
1 工程地质概况八连城煤矿西二采区目前主要开采煤层为19号煤层和19-2号煤层，两煤层之间的平均间距为13m，利用联合布置法进行开采。
目前19号煤层21901工作面已经回采结束，现阶段主要是针对19-2号煤层219-201工作面进行开采。
19-2号煤层平均埋深为520m-560m，煤层厚度为0.80m-2.20m，平均厚度1.44m。
219-201工作面东为西二轨道上山，南为DF105断层及采区边界线，西为DF107断层及21902工作面，南为沙坨子受保护边界，上部为21901采空区。
219-201工作面走向长度900m，倾斜长度156m。
煤层倾角1°-5°，平均2°。
该煤层层理、节理均较发育。
煤层顶板局部有伪顶，随采随冒。
直接顶为泥岩，平均厚度3.4m，褐色，破碎，具较多挤压滑面。
老顶为粉砂岩，灰白色，分选差，胶结中等，平均厚度 4.9m。
煤层底板为钙质粗砂岩，灰白色，坚硬，分选差，成分以石英、长石为主。
219-201运输顺槽内错21901运输顺槽10m，219-201回风顺槽外错21901回风顺槽0.8m-4.0m，见图1。
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。
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近距离煤层群开采回采巷道合理布置位置理论分析
针对多次采动影响下近距离煤层群开采回采巷道围岩控制的问题，通过理论分析近距离煤层群开采条件下下部煤层回采巷道应布置于上部开采煤层实体煤侧下方的原岩应力区或采空区侧下方的卸压区中。
上部煤体开采后，在回采空间周围煤体上产生集中应力，该应力向底板深部传递，使底板岩层在一定范围内重新分布应力，在上部22201工作面采空区侧距22201工作面煤壁11.7m处为应力集中区和卸压区边界，下部煤层开掘回采巷道应在大于11.7m处的回采巷道处于卸压区。
标签：采动影响;近距离;煤层群;巷道布置;理论分析
0 引言
对于煤层群开采，随着煤层间距离减小，上下煤层间开采的相互影响会逐渐增大，特别是当煤层间距很近时，下部煤层开采前顶板的完整程度已受上部煤层开采损伤影响，其上又为上部煤层开采垮落的矸石，且上部煤层开采后残留的区段煤柱及一侧采空的煤体在底板形成的集中应力，导致下部煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化。
从而使下部煤层开采与单一煤层开采相比出现了许多新的矿山压力现象。
而回采巷道的矿山压力显现尤其明显，由于应力传递规律特殊，矿压显现的时空关系复杂，造成巷道围岩变形量大，支护困难，特别是当回采巷道布置与各煤层开采的时空关系不合理时，这种现象尤其严重。
因此，研究近距离煤层群下部煤层回采巷道布置及围岩控制技术，对于近距离煤层群的安全高效开采具有重要意义。
1 工程概况
某煤矿井田走向长22km，倾斜宽4.5～8km，面积约135km2。
全井田地质储量2252.28Mt，工业储量2013.72Mt，可采储量1275.74Mt。
设计生产能力3.0Mt/a，后经过技术改造生产能力提升为5.0Mt/a。
矿井以两个水平开拓全井田，一水平开拓山西组2、3、4、5号煤，水平标高+400m，二水平开拓太原组6、8、9、10号煤。
矿井目前生产水平为+400m水平。
矿井北翼2、3+4、5号煤层属于近距离煤层群，24208工作面为北二采区第八个沿煤层倾向布置的长壁式回采工作面。
其东面至北轨大巷;西面为开拓区;南面为正在回采的24207工作面;上方为2号煤层开采区，22201工作面为首采工作面。
2 近距离回采巷道合理位置理论分析
2.1 下煤层回采巷道布置原则
煤层开采后，在回采空间周围的煤体上造成应力集中，理论分析可知该应力向底板深部传播引起底板岩层应力重新分布，在底板岩层水平方向形成原岩应力区、应力集中区、卸压区和应力恢复区，在煤层开采边缘附近由于剪切滑移破坏
致使底板岩层在垂直方向一定范围内应力降低，形成剪切滑移破碎区域，应力集中区域和破碎区域中布置的巷道均不利于巷道围岩的稳定。
因此，近距离煤层下行开采中，下部煤层合理的回采巷道位置主要取决于巷道与开采空间的相对位置关系，即下部煤层回采巷道距上部采动煤层的合理垂直距离及相应的距煤层开采边界的水平距离。
在近距离煤层下行开采中，为了保证下部煤层回采巷道围岩的稳定，巷道应避开上部煤层开采在底板岩层引起的应力集中区域和破碎区，将巷道布置于上部煤层开采稳定后的原岩应力区或卸压区中，以使巷道处于比较好的维护环境下。
2.2 下煤层回采巷道合理位置分析
以某煤矿为例分析近距离煤层群下部煤层回采巷道合理位置，根据下部煤层回采巷道布置原则，下部煤层回采巷道应布置于上部开采煤层实体煤侧下方的原岩应力区或采空区侧下方的卸压区中。
上部煤体开采后，在回采空间周围煤体上产生集中应力，该应力向底板深部传递，使底板岩层在一定范围内重新分布应力。
底板岩层内集中应力分布成扩展状态，数值等于自重应力值的等值线与煤体边缘垂线的夹角称为影响角θ，θ一般为30o～40o，为了安全起见，将θ设置为40o，则3+4号煤层应力集中区和卸压区边界如图1所示。
根据该煤矿的实际情况，3+4号煤层与22201工作面垂直间距z=14m，则：
考虑到安全因素取两种计算方法的较大值作为应力集中区与卸压区的边界，即在22201工作面采空区侧距22201工作面煤壁11.7m处为应力集中区和卸压区边界，开掘在大于11.7m处的回采巷道处于卸压区。
3 现场工程应用
该煤矿新24208胶带巷位置的确定要综合考虑上部22201回采工作面采动引起底板岩层应力环境的变化和本煤层24208工作面开采引起的侧向支承压力对24208回风巷（原胶带巷）的影响。
在上部22201工作面動压的影响下，24208回风巷（原胶带巷）原锚杆支护没能形成有效的承载结构以控制围岩的稳定性，致使巷道围岩经采动后变得十分破碎，已不宜再次承受24208回采工作面剧烈的动压影响，另考虑到工作面长度因素，只能将新24208胶带巷布置于22201工作面实体煤侧下方3+4号煤层中的原岩应力区域中，从而减小24208回风巷（原胶带巷）再次承受剧烈的采动影响。
综上分析，24208回风巷（原胶带巷）和新24208胶带巷之间区段煤柱的宽度应大于24208工作面侧向支承压力范围和巷道应力影响范围之和，以避免应力彼此叠加，保证巷道围岩稳定性。
因此，区段煤柱的宽度应大于44.5m，取为45m，新24208胶带巷上下空间层位关系如图2所示。
在该位置新24208胶带巷距22201工作面开采边缘的水平距离为62m，处于22201工作面开采后在底板岩层形成的原岩应力区域，符合巷道布置要求。
参考文献
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[2]武忠，李日官.近距离煤层回采巷道布置研究[J].煤矿开采，2002，7（4），14-15，18.
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