近距离煤层采空区下探水巷合理布局研究
近距离煤层掘进超前探放水技术研究
近距离煤层掘进超前探放水技术研究摘要：在煤矿开采过程中，由于上覆煤层开采而形成采空区，在开采下覆煤层时，对上覆采空区积水了解不清，或者放水不彻底，随着下覆工作面的推进及老顶垮落，上覆采空区积水随之涌入工作面，形成透水事故。
针对近距离煤层上覆采空区积水水体分布形式、几何位置、积水量存在的不同类型，掘进期间采取“先探后放、探放结合”的不同探放水技术，进行有针对性的超前探放。
关键词：近距离煤层；采空区积水；探放水引言矿井水灾是矿井五大灾害之一，矿井防治水管理一直都是大宝顶矿矿井管理工作的重中之重。
大宝顶矿是一座年产超过135万t的大型矿井，是多煤层开采和被周边小窑严重破坏的矿井。
大宝顶矿开采历史悠久，采空区遍布整个矿区，包括古采空区、大矿的采空区和小煤矿采空区。
采空区形成后，在有补给水源的前提下，于低洼地带长时间汇集，使原煤层的采空部位积水，从而形成采空区积水。
采空区积水量大小不一，其大小与积水条件和采空的时间等因素有关。
根据矿井多年开采实践，对于大矿形成的积水区，其积水范围和积水量较易掌握，而对于老窑和小煤矿采空积水区的积水范围和积水量则难以掌握。
采空区积水的存在，严重影响着矿井的安全生产。
2006年 2012年期间，全国多处煤矿发生透水事故。
为此，我矿针对采空区积水类型的不同，进行研究，采取不同方案解决水患，确保安全生产。
1 工作面概况及水患分析1.1工作面概况22192工作面位于大宝顶煤矿+1220m水平二采区，平均走向长为725m，倾斜长136m，煤层倾角26°～35°。
对应地面为荒坡地段，总体趋势为北高南低，有一条简易公路通过工作面。
该回风巷以东为利安王家湾小煤矿采空区和河坝田小煤矿采空区，西止该运输巷；北面为22191工作面，南止该工作面切眼。
工作面煤层总体比较稳定，厚度在1．1 m～1.5m之间。
直接顶为灰黑色泥质粉砂和18-2、18煤层互层，粉砂岩为主，水平层理；直接底为灰黑色泥质粉砂岩，粉砂岩为主，由北往南岩性发育为粉砂岩、泥粉互层，向南粒度变小，北部和中部夹有少量炭质泥岩。
近距离煤层群采空区下开采巷道支护技术研究
近距离煤层群采空区下开采巷道支护技术研究发布时间：2021-05-07T10:24:16.903Z 来源：《基层建设》2020年第34期作者：张承祖[导读] 摘要：在我国，近距离煤层群在煤炭赋存资源中占据了很大的比例，如西山矿区、大同矿区与神东矿区等。
晋能控股煤业集团小窑头煤业有限公司山西大同 037037摘要：在我国，近距离煤层群在煤炭赋存资源中占据了很大的比例，如西山矿区、大同矿区与神东矿区等。
随着开采规模的不断增大，许多矿区都对近距离煤层群下煤层进行开采，当煤层的层间距较小时，上煤层的开采对下煤层产生了较大的采动影响，上部工作面遗留煤柱会在底板岩层中传递应力，使下部煤层工作面巷道所处位置应力分布不均匀，巷道围岩稳定性差，支护较为复杂。
本文对近距离煤层群采空区下开采巷道支护技术进行研究。
关键词：支护；巷道；合理位置1工程概况某矿43104工作面位于井下西十一采区，开采3号煤层，东为43106采空区，南邻3号煤回风巷，西部为已回采的43102工作面，北为随老母断层。
该面上覆2号煤均已回采，北部切眼附近为巨成矿2号煤的小窑破坏区，2号煤与3号煤的层间距为7～15m，平均11m左右，属于典型的近距离煤层。
2号煤层厚度为2.25～3.43m，平均2.8m；3号煤层厚度为1.20～2.60m，平均1.9m，煤层平均倾角为5°，属于全区稳定可采煤层，3号煤层顶底板岩层情况如表1所示。
表13号煤层顶底板特征2下煤层工作面巷道合理位置的确定根据前人研究结果可知，目前近距离煤层采空区下巷道布置方式可以分为外错式、重叠式、内错式三种。
结合西铭矿43104工作面的实际条件，采用内错式布置巷道方式(如图1所示)，不但可以改善巷道所处应力环境，也可以减小上部遗留煤柱对下煤层工作面的影响。
图1巷道布置示意根据矿山压力力学分析和前人总结出的内错距计算公式，将下煤层巷道布置于上煤层遗留煤柱影响范围之外，可以按照下式计算内错距离：式中：L为上、下煤层巷道错距，m；h1为层间岩层厚度，取均值11m；h2为下煤层巷道高度，取1.9m；θ为应力影响角，取35°。
近距离煤层群开采回采巷道合理布置位置理论分析
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。
采空区下极近距离煤层开采的问题与对策的探讨
采空区下极近距离煤层开采的问题与对策的探讨对于极近距离煤层，上下煤层间开采的相互影响较大。
受上部煤层开采的影响，下层煤层顶板将受到不同程度的破坏，使顶板结构发生变化。
工作面矿山压力显现特征、支架与顶板控制关系，回采巷道支护方式、回采工艺和安全技术措施均具有特殊性。
特别是对下层煤采用长壁式采煤法的条件下，下层煤受上层煤开采影响，工作面和巷道顶板产生破坏，极易冒顶、漏顶。
当与上层采空区沟通时，造成工作面漏风，严重影响矿井的安全生产。
标签：近距离;采空区;煤层开采;探讨对采空区下极近距离煤层开采的端面冒顶、工作面片帮、采空区的积水及其积聚的瓦斯提出了相应的处理措施，从而为工程实践提供一个参考。
一、概述对近距离煤层矿区的开采，工程技术人员进行了不同的尝试，如苏海图矿用窄机身采煤机和单体液压支柱配合11型钢梁支护留煤皮假顶开采方法;淮南矿已务局的谢二矿用近距离煤层联合开采;近距离煤层各层由同一工作面回采，近距离煤层放顶煤回收上层煤。
联合开采主要用于上下煤层间距比较大的情况。
当上层煤开采对底板破坏造成的裂隙贯穿底板岩层时，下煤层开采工作面就会面临上煤层开采后的影响。
而由同一工作面用放顶煤来回收上煤层的方法，存在大量的矸石处理问题，同时上下煤层间的距离的大小将影响开采方法的选择。
这就使得研究适合采空区下极近距离煤层开采方法极有必要。
二、近距离采空区下煤层开采端面冒顶的问题及对策端面冒顶的原因：顶板破碎，煤层节理发育，支架工作状态不良使煤壁片帮，实际空顶距离大，支架在前移时，初撑力小，接顶不严，造成顶板离层是造成冒顶事故的主要原因。
通过对冒顶原因的分析，采取相应的措施如下：（1）选择合适的综采支架及合理的三机配套，选用0.6m小循环（截深）的设计。
（2）控制合理的空顶距，提高端面帮顶的稳定性。
（3）采取合理的回采工艺，机组割煤过后及时带压擦顶移架，及时打开支架伸缩梁及护帮板。
（4）对顶板层、节理发育，难以控制的顶板可采取留顶煤的方法控制顶板。
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。
近距离煤层同采工作面合理布置方式及错距研究
近距离煤层同采工作面合理布置方式及错距研究作者：姚鹏飞来源：《山西能源学院学报》2019年第02期目前在许多矿区，均赋存有近距离煤层或煤层群。
近距离煤层间距较小，其中一层或多层煤的开采对相邻煤层影响较大。
在相邻煤层工作面回采过程中，容易出现剧烈矿压显现情况，巷道稳定性差。
为了减弱近距离煤层同采时的矿压显现情况，选择合理的工作面位置具有重要的意义。
研究人员对近距离煤层开采进行了大量的研究，在工作面布置方法、巷道支护措施等方面获得了许多的研究成果。
近距离煤层多采用下行开采方式，上、下工作面需错开一定距离，保证下层煤巷道围岩处于低应力水平，有利于工作面的回采，但由于煤层条件不同，所需合理错距也有着较大差异。
本文以山西某矿地质条件为基础，对近距离煤层同采工作面的布置方式及合理错距进行了研究，研究结果可为其他相似条件矿区提供一定的指导作用。
1 矿井概况山西某矿开采煤层分别为9号、10号煤层，9号煤层平均厚度1.2m，倾斜角度为4°，10号煤层平均厚度为4.3m，倾斜角度为6°，两煤层间距平均为5.4m，层间岩层岩性主要为砂质泥岩为主。
9号位于10号煤层上方，埋深平均为300m。
9号煤层与10号煤层工作面采用同采开采方式，由于两层煤层间距较小，上层9号煤的开采必定会在顶板局部形成应力集中效应，导致下层煤开采应力水平过大，因此下层10号煤工作面布置需避开高应力区。
2 上层煤开采对底板的破坏分析近距离煤层多采用下行开采方式，这是因为工作面开采对顶板的破坏程度要大于对底板的破坏程度。
上层煤开采过后，会在周围岩体产生支承压力，当压力大于底板岩体的承载能力时，岩体将发生破坏，形成塑性破坏区。
图1为工作面开采后底板的破坏分析模型图。
9号煤层工作面采高为1.2m，工作面开采在底板的应力集中系数取为2.9，煤层内摩擦角为27°，埋深平均为300m，容重取为24kN/m3，将各参数带入上述公式中，可以得到工作面对底板的塑性区破坏长度为3.9m，在底板的最大破坏深度为9.1m，对煤壁处底板的水平破坏长度为7.5m，采空区后方的破坏长度为25.6m。
近距离煤层采空区下回采巷道位置优化与控制
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摘 要 ：通 过 理 论 分 析 、 实 验 室 实验 及 数 值 模 拟 分 析 相 结 合 的 方 法 ，针 对 汾 西 煤 业 集 团 贺 西 煤 矿 近 距 离煤 层 ３ ０ ４ ５工 作 面 运 输 巷 和 尾 巷 的 位 置 及 围 岩 控 制 等 问题 进 行 了 深 入 研 究 ，得 到 运 输 巷 与 上 部 煤 柱 边 缘 间 水 平 距 离 、上 部 煤 层 垂 直 距 离之 间 的 关 系 ， 确 定 了巷 道 的合 理 位 置 及
Ｖ０ ． ＮＯ ２ １ ２９ ． Ａｐ ． ０１ ｒ２ ０
近距 离 煤 层 采 空 区下 回采 巷 道 位 置 优 化 与控 制
张 辉 － 刘 少伟 ｌ， ，郑 新 旺
（ ． 金 诚 信 矿 业 建 设集 团 有 限公 司 ，北 京 １ １０ ８ ；２ 河 南理 工 大 学 能 源 科 学 与 工 程 学 院 ，河 南 焦作 ０ ０ ９ ．
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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，
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近距离煤层采空区下探水巷合理布局研究我国煤炭资源丰富,煤层赋存各异,地质条件千差万别,大多数矿井存在不同地质情况的近距离煤层开采。
研究近距离煤层采空区下煤层开采是将来发展的一个重要方向。
以长榆河煤业东翼采区探水巷合理布局为工程背景,运用理论分析、数值模拟和工程实践等方法进行分析研究。
成果如下:(1)根据采空区积水在东翼采区分布和15_下煤埋藏深度等实际概况,确定了探水巷适宜布置的区域;并通过上煤层遗留煤柱在底板中应力分布规律确定了探水巷的合宜层位在15_下煤层。
(2)分析了上煤层煤柱底板应力场的不均衡程度对巷道布置的影响,根据探水巷使用功能,并考虑资源的利用情况,提出了近距离煤层采空区下探水巷合理布置方式:宜采用外错式布置。
运用力学理论并从煤柱稳定状态和防水效果分析,验证了探水巷与邻近架空人车大巷间煤柱宽度可行性。
(3)采用有限元数值模拟,研究探水巷与上部采空区在不同外错距下巷道变形情况,确定了适宜外错距离;在探水巷与上部采空区外错距一定时,运用数值模拟研究了首采面采动动压对煤柱的影响,验证了探水巷与邻近大巷留设的煤柱宽度满足要求。
(4)通过理论分析、计算,加之计算机辅助软件的模拟验证,确定出近距离煤层采空区下探水巷的空间位置及相应参数:探水巷位于上部15101采空区与人车大巷间的15_下煤层中;探水巷宜采用外错式布置,与上部采空区外错10m;探水巷与邻近大巷留设的28m煤柱能保证隔水、强度和稳定性要求。
根据理论分析,结合工程应用,在一定程度上解释了近距离煤层采空区下探水巷与上部采空区垂直、水平距离关系问题,为同类地质条件下的工程提供了一定的借鉴和参考。