近距离薄煤层上行开采可行性分析与实践
近距离薄煤层综采工作面上行开采技术的探索与研究
近距离薄煤层综采工作面上行开采技术的探索与研究摘要：通过对国内和国外上行开采现状和开采技术的分析对比，结合五矿己组煤层的具体地质条件，根据矿压三带、三区理论和实验室数据模拟实验对己15煤层采用上行开采的可行性研究分析；同时掌握我己组煤层“三带”分布规律、上行开采顶板控制技术、上行开采矿压显现规律、快速推进优化技术，确保了工作面安全高效生产。
关键词：近距离；薄煤层；矿压显现；上行开采1、概述煤层群层间，厚煤层分层间，各层之间一般采用下行开采，在特定的地质和开采技术条件下，由于安全、技术、经济方面某种原因，煤层群采用上行开采会更为有利。
煤层群上行开采是一种特殊开采顺序。
煤层分层间上行开采时，下部煤层先采后，上部煤层的整体性不能遭受到严重破坏，最大程度上制约矿井的机械化水平和矿井的生产能力，同时随着矿井开采时间的延续，煤炭资源的不断减少，矿井面临资源的枯竭，在提高煤炭资源的回收率，是增加矿井服务年眼的重要手段，因此对矿井以前遗留的己15近距离薄煤层上行开采进行探索与研究，以己15-23040采面为实验场地。
2、近距离薄煤层上行开采影响因素的可行性分析煤层群上行开采对上部煤岩层的采动影响程度与开采造成的上覆岩层的垮落、位移特征密切相关。
煤层间距、层间岩层特征、煤层倾角、采高、采煤、采空区处理、时间间隔等是影响煤层群上行开采的主要因素。
2.1 煤层层间距影响因素煤层（群）上行开采的生产实践及科学研究证明，足够的层间距是上行开采的基本条件。
上、下煤层的层间距（或h/m）越大，上覆岩层移动越平缓，倾斜、曲率等变形值越小，越有利于上行开采。
反之，层间距（或h/m）越小，上覆岩层变形愈剧烈，甚至出现台阶下沉。
采场上覆岩层的冒落性破坏及台阶错动是影响上行开采的最大障碍。
该采面己15煤层与己16-17煤层层间距为12.4m。
根据国内外上行开采的成功经验，当上、下煤层的层间距大于20m 的高度时，上煤层发生台阶错动的机率就小，采取一定技术措施，就可以进行上行开采。
基于FLAC3D数值模拟的煤层群上行开采分析
基于 FLAC3D 数值模拟的煤层群上行开采分析摘要：针对近距离煤层群上行安全高效开采上部遗漏煤炭资源的问题，采用理论分析和FLAC3D数值模拟实验相结合的方法，分析了近距离煤层群上行开采的采动影响范围，模拟了煤层群下部7号煤层1377工作面和9号煤层1397工作面开采后对上部5号煤层1357工作面产生的采动影响。
通过现场工业性试验表明：在1357工作面回采时，在回风巷端头开始80m范围内倾角变化量较大，可达2°至3°，80m范围以外煤层倾角基本无变化量；回风顺槽的下沉量从停采线向切眼方向下沉量从0.2m逐渐增大到4.2m，而运输顺槽的下沉量基本未发生变化，实现上部遗漏煤炭资源的安全开采，获取良好的经济效益和社会效益。
关键词：近距离；煤层群；上行开采；采动影响；数值模拟实验中图分类号：TD 822文献标识码：A1工程概况钱家营煤矿位于河北省，井田煤系属于下统二叠系和上统石炭系，中奥陶统马家沟组石灰岩构成基底地层，厚度500m左右的煤系地层，煤系共有十几层含煤层，煤层总厚度达19.79m，含煤系数3.96%。
井田内含6层可采煤层，即煤5、煤7、煤8、煤9、煤11、煤12-1。
煤层平均厚度分别为1.42m、3.24m、1.25m、2.2m、0.78m、2.29m，煤层平均间距分别为32.56m、6.26m、10.69m、15.24m、62.09m。
目前该矿井正开采5号煤层的1357工作面，工作面范围内煤层厚度在0.4～2.4m之间，平均厚度1.4m，开切眼附近和工作面中部为薄煤层开采条件，煤层厚度小于1.3m，5号煤层整体结构简单，赋存较稳定；煤层倾角在4～10°之间，平均7°，煤层走向在N50°～70°之间。
5号煤层1357工作面倾斜下方距离32.56m为7煤层1377工作面，已回采完毕；下方距离64.75m为9煤层1397工作面，正在回采；下方12-1煤层暂无工程施工。
煤矿上行开采可行性研究
煤矿上行开采可行性研究摘要：上行开采是一种特殊顺序的开采方法，进行上行开采时，若下部煤层采用长壁采煤法进行开采，由于采场较少留设煤柱，老采空区上覆岩层垮落比较充分，如果上下煤层的开采时间间隔足够长，且上部煤层的连续性不受到破坏，即可进行上行开采；若下部煤层采用部分开采方法，如房柱式开采或条带式开采，此时采空区遗留较多的留设煤柱，老采空区上覆岩层一般不垮落或垮落不充分，则此时在上部煤层开采产生的采动压力的影响下，可能造成下部煤层老采空区保留煤柱的失稳，引起上覆岩层的垮落破坏和长壁工作面底板岩层失稳，威胁上部煤层采煤工作面的生产安全。
因此，有必要研究4-2上、4-3煤层上行开采所引起的采动覆岩及层间岩层移动变形，确定层间岩层应力再次分布特征、卸压范围及岩层移动变形演化过程，科学分析煤矿上、下煤层开采的相互作用、相互影响，综合评价上行开采可行性，为煤矿安全生产提供理论依据。
关键词：上行开采；采动压力；煤柱；岩层失稳；移动变形；卸压；影响某煤矿剩余可采区域，临近5-2煤层房柱式采空区，存在蹬空开采问题，针对某煤矿5-2煤层房柱式开采完成后，需上行开采4-2上、4-3煤层的工程实际，通过科学类比、理论计算、数值模拟、相似模拟实验的方法，分析5-2煤层房柱式开采过程中煤柱稳定性、层间岩层运移规律及上部4-2上、4-3煤层连续性和完整性，研究上行开采时上下煤层开采的相互作用、相互影响，综合评价上行开采可行性，为煤矿安全生产提供理论依据。
鉴于煤矿赋存条件和开采现状，在5-2煤层房柱式采空区上部自下而上依次存在4-2上、4-3煤层需进行上行开采，已有研究成果表明影响上行开采的主要因素为下部煤层采高以及上下煤层间距和层间岩性，因此煤矿上行开采主控条件为4-3煤层的可行性研究，即只要4-3煤层上行开采可行则4-2上煤层一定安全可行，因此主要研究4-3煤层上行开采可行性。
煤矿上行开采可行性研究需解决的主要问题如下：(1) 5-2煤层房柱式开采完成后，5-2煤层留设煤柱及其上覆岩层的稳定性；(2) 4-2上、4-3开采时的采动效应对5-2煤层煤柱及其上覆岩层的稳定性的影响；(3) 5-2煤层留设煤柱失稳破坏时层间岩层失稳破坏对4-2上、4-3煤层开采的影响。
5煤层上行开采可行性研究
5 煤层上行开采可行性研究摘要：范各庄矿3X51S工作面，根据工作面附近揭露地质构造情况、与下部7煤层间距、周边开采情况复杂，且存在正在开采工作面的动压影响。
通过对设计区域开采状况、基岩裂隙发育规律、岩层移动特征、开采损害分布等进行了科学分析，在保证该工作面的安全开采前提下，提出了3X51S工作面的开采可行性及设计参数，此项工作对矿井安全生产和长远规划具有重要的意义。
关键词：采煤沉陷；上行开采；可行性；发育规律0引言矿井采用立井、水平集中运输大巷、集中上山、阶段石门开拓方式。
井田划分为三个开采水平，井田范围内共施工七个立井。
各石门配轨道上山、皮带运输上山及通风上山。
目前煤炭工业发展面临的内外部环境更加错综复杂，国内经济在深度调整中曲折复杂，增长乏力，能源结构调整步伐加快，清洁化，低碳化趋势明显，煤炭生产向集约高效方向发展。
范矿公司作为稳产型矿井，原煤产量仍将保持高位运转，同时也面临着资源枯竭的瓶颈，必须加快创新步伐，积极探索实践走内涵发展之路，做好资源挖潜和利用工作，保证生产的衔接，煤炭产量的持续稳定，保障矿井资源的安全、有序和更长寿命开采。
作为矿井重点工作持续进行呆滞储量挖潜，不断拓宽挖潜范围，对一些呆滞煤层探索上行开采可行性，采用上行开采挖潜非常必要。
5煤层煤种优良，精煤回收率高，将其投入开采能够优化产品结构，产生巨大的经济效益；同时对延长矿井寿命，保证矿井持续健康发展具有重要意义。
三水平下山采区煤层赋存有5、7、8、9、12煤层，煤层开采顺序沿用自上而下为下行开采模式。
受区域衔接与煤炭产品合理搭配需要，被迫将三水平下山采区7煤层提前开采，于2015年至2019年回采了3X71S、3X73S工作面，将5煤层暂时呆滞。
2020年根据矿井精煤产量与质量安排，有计划调整精煤产品质量，准备将该区域5煤层纳入生产衔接，采用上行开采模式进行开采。
1.区域开采现状3X51S设计工作面，位于三水平下山采区，设计区域涉及5、7两个煤层。
煤炭上行开采技术研究
煤炭上行开采技术研究[摘要]近年来为了煤炭的可持续发展，我国煤炭行业探索了关于煤炭上行开采技术的可行性。
本文简要地介绍了煤炭上行开采技术的意义，并针对影响上行开采技术的几个因素做了探讨。
【关键词】上行开采；技术研究；煤炭；开采原理随着世界发达国家推行煤炭上行开采技术以来，近年来我国也在以前原始采煤方法占主要地位逐渐运用了上行开采新技术，而且也取得了不错的成果。
煤炭上行开采技术还有望于进一步的改进和探讨，随着不断地实践和水平的不断提高，上行开采技术还会得到更大的发展。
一．煤炭上行开采技术的适用范围从煤炭行业角度来讲，所谓的煤炭上行开采技术指的是在煤炭地层内，对两层或两层以上的有一定间距，并具有开采价值的煤层所运用的一种开采技术。
这种方法是按照先开采下部分煤层，再采上部分煤层的开采顺序。
按照顶板管理方法的不一，一般可以分为三种方式：厚煤层分层恒底式、厚煤层分层填充式和煤层之间垮落式的三种上行开采技术方式。
这种新型的开采方法，在特别的环境中具有它的优势，主要表现在以下几个方面：1.在遇到煤层含水量比较大、顶板淋水的时候可以运用这种方法在煤炭进行下行开采时，会遇到有些矿井的煤层含水量大、顶板淋水的现象，如果在这样的不良环境中进行作业，会严重影响施工人员的身体健康。
在采煤矿区上下山时用胶带运输机所输煤流下滑，运输时矿车粘底，矿车的容量受到有限控制。
这样的局面甚至造成有些煤矿被迫倒闭。
如果在这种情况下采用上行开采技术，对上覆煤岩进行松动，本来的煤岩分布结构被改变，通过裂缝渗透方式让溶洞水到下部份的煤层采空区，可以对上煤层含水起到疏干的效果。
2.在上煤层顶板坚硬、煤质坚硬不容易采出时可以采用这种方法。
在很多矿井采空区顶板岩石长久不冒落，导致悬顶的现象时有发生。
如果采空区面积超过顶板稳定的最大限度，岩层就会出现突发性冒落或整体折断。
这样强大的压力严重影响了工作面的正常生产，综采工作面会出现液压支架损坏以及活柱崩裂的现象。
崔家寨矿近距离煤层上行开采的可行性研究
２
１ ． ６ ０ ． ６ ２ ． ６
１ ． ８
１ ． ５ ０ ． ５ ２ ． ４
后可 以开采 ； 当上部煤层 处于 弯 曲带 时 ， 上部 煤层整 体
移动 的基本结构不 受破坏 ， 可 以开采 。
卜 覆岩 层
细 砂 岩
砂 浈 粘 土岩
０ ＾怛
１ ６ ４ ． ３
５号煤开挖空 间周 围的岩体 向开挖 空间 内移动 ， 顶
力及其 围岩 变形 。 岩层 物理 力学参 数 ， 如表 １ 所示 ， 数值 模拟物理模 型 ， 见图 １ 。
表１ 岩层的物理力学参数 岩层
细 砂 岩
构简单 ， 稳定可采 ， 其顶板较平缓 ， 岩性主要为粉砂岩 、 细 砂岩， 属坚硬顶板。６ 号煤层厚度 ３ ． ５ ～ ４ ｍ， 平均厚度 ３ ． ２
（ 大同鹊 山高家窑煤业有 限责任公 司 ， 山西 摘 大同 ０ ３ ７ １ ０ ０ ）
要： 根 据崔 家寨矿 实际的 开采 条件 ， 运 用理论 分析 及数值模拟试验 ， 研 究崔 家寨矿采 用近 距 离煤层上行 开采技 术
的 可行 性 。
关键词 ： 近 距 离煤 层 ； 上行 开采； 三 带 中 图分 类 号 ： Ｔ Ｄ ８ ２ ３ ． ８ １ 文献标识码 ： Ａ
第３ ３ 卷 第４ 期 ２ ０１ ３ 年４ 月
山西煤 炭 ＳＨＡＮ ＸＩ ＭＥｌ Ｔ ＡＮ
ＶＯＩ ． ３ ３ ＮＯ． ４ Ａｐｒ ２０１３
分布 、 裂隙分 布 、 位移矢量 、 垂直应 力 、 水平 应力 曲线见 图２ 。图 中位移矢量 图 中的箭头代表 位移 的方 向， 箭 头
密度 ｄ
／（ Ｎ・ ｍ。）
摩擦角 ｌ 厂 粘结力 Ｃ 抗拉强度 ｔ
郭屯煤矿近距离煤层上行开采可行性研究
第２４卷第７期 ２０１５年７月中 国 矿 业ＣＨＩＮＡ ＭＩＮＩＮＧ ＭＡＧＡＺＩＮＥ Ｖｏｌ．２４，Ｎｏ．７Ｊｕｌ． ２０１５ 采选技术 郭屯煤矿近距离煤层上行开采可行性研究秦忠诚，刘明清，周尚涛，于 鑫（山东科技大学矿山灾害预防控制省部共建教育部重点实验室，山东青岛２６６５９０） 摘 要：为了研究郭屯煤矿首采区３下煤层已采区域上部３上煤层在不同层间距下的上行开采问题，基于煤层赋存条件和开采现状，通过理论公式得出垮落带和裂隙带高度，进而模拟并分析了不同层间距下３下煤层开采后３上煤层的变形和破坏特征。
结果表明：层间距大于１５ｍ时，下部采动对３上煤层影响较小；层间距为１０～１５ｍ时，３上煤层大部分受破坏，只有局部可采；层间距小于１０ｍ时，３上煤层整体性遭到严重破坏并发生台阶错动，无法进行上行开采。
通过“两带”高度观测，得出垮采比和裂采比分别为５．６５和１６．５２，与理论分析和数值模拟结果相近，进一步验证了３上煤层上行开采可行性。
关键词：上行开采；层间距；两带 中图分类号：ＴＤ８２３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１００４－４０５１（２０１５）０７－００６６－０６Ｒｅｓｅａｒｃｈ ｉｎｔｏ ａｓｃｅｎｄｉｎｇ ｍｉｎｉｎｇ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ｇｕｏｔｕｎ ｍｉｎｅ ｃｌｏｓｅ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｃｏａｌ ｓｅａｍＱＩＮ Ｚｈｏｎｇ－ｃｈｅｎｇ，ＬＩＵ Ｍｉｎｇ－ｑｉｎｇ，ＺＨＯＵ Ｓｈａｎｇ－ｔａｏ，ＹＵ Ｘｉｎ（Ｋｅｙ Ｌａｂｏｒａｔｏｒｙ ｏｆ Ｍｉｎｅ Ｄｉｓａｓｔｅｒ Ｐｒｅｖｅｎｔｉｏｎ ａｎｄ Ｃｏｎｔｒｏｌ，Ｓｈａｎｄｏｎｇ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙｏｆ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｑｉｎｇｄａｏ ２６６５９０，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｉｎ ｏｒｄｅｒ ｔｏ ｓｔｕｄｙ ｔｈｅ ｕｐｗａｒｄ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍ ｕｎｄｅｒ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｌａｙｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｏｎ ｔｈｅ Ｎｏ．３ｕｐｐｅｒ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ａｂｏｖｅ ｔｈｅ ａｒｅａ ｔｈａｔ ｈａｄ ｂｅｅｎ ｍｉｎｅｄ ｏｆ ｔｈｅ Ｎｏ．３ｌｏｗｅｒ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｏｆ Ｇｕｏｔｕｎ ｃｏａｌ ｍｉｎｅ ｆｉｒｓｔｍｉｎｉｎｇ ａｒｅａ，ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ａｎｄ ｍｉｎｉｎｇ ｓｉｔｕａｔｉｏｎ，ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅ ｈｅｉｇｈｔ ｏｆ ｃａｖｉｎｇ ｚｏｎｅ ａｎｄｆｒａｃｔｕｒｅｄ ｚｏｎｅ ｔｈｒｏｕｇｈ ｅｍｐｉｒｉｃａｌ ｆｏｒｍｕｌａ，ｔｈｅｎ ｓｉｍｕｌａｔｅｄ ａｎｄ ａｎａｌｙｓｅｄ Ｎｏ．３ｕｐｐｅｒ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｄｅｆｏｒｍａｔｉｏｎａｎｄ ｆａｉｌｕｒｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ａｆｔｅｒ ｍｉｎｉｎｇ Ｎｏ．３ｌｏｗｅｒ ｃｏａｌ ｓｅａｍ．ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｗｈｅｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ｍｏｒｅｔｈａｎ １５ｍ，ｔｈｅ ｌｏｗｅｒ ｍｉｎｉｎｇ ｈａｓ ｌｉｔｔｌｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｎ Ｎｏ．３ｕｐｐｅｒ ｃｏａｌ ｓｅａｍ；ｗｈｅｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｉｓ ａｂｏｕｔ １０～１５ｍ，Ｎｏ．３ｕｐｐｅｒ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｉｓ ｄａｍａｇｅｄ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ，ｏｎｌｙ ｐａｒｔｉａｌｌｙ ｒｅｃｏｖｅｒａｂｌｅ；ｗｈｅｎ ｄｉｓｔａｎｃｅ ｕｎｄｅｒ １０ｍ，ｔｈｅ ｉｎｔｅｇｒｉｔｙａｎｄ ｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ ｏｆ Ｎｏ．３ｕｐｐｅｒ ｃｏａｌ ｓｅａｍ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｓｅｒｉｏｕｓｌｙ ｕｎｄｅｒｍｉｎｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｏｃｃｕｒｒｅｎｃｅ ｏｆ ｇｒｅａｔｅｒ ｖａｌｕｅｌｅｖｅｌ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ，ａｎｄ ｃａｎ ｎｏｔ ｂｅ ｕｐｗａｒｄ ｍｉｎｉｎｇ．Ｔｈｒｏｕｇｈ“ｔｗｏ ｚｏｎｅｓ”ｆｉｅｌｄ ｍｅａｓｕｒｅｍｅｎｔ，ｏｂｔａｉｎｅｄ ｔｈｅｃｏｌｌａｐｓｅ ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ａｎｄ ｃｒａｃｋ－ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ ｒａｔｉｏ，ｉｓ ｒｅｓｐｅｃｔｉｖｅｌｙ ５．６５ａｎｄ １６．５２ｔｈａｔ ｓｉｍｉｌａｒ ｗｉｔｈ ｔｈｅｔｈｅｏｒｅｔｉｃａｌ ａｎａｌｙｓｉｓ ａｎｄ ｎｕｍｅｒｉｃａｌ ｓｉｍｕｌａｔｉｏｎ ｒｅｓｕｌｔｓ，ｆｕｒｔｈｅｒ ｄｅｍｏｎｓｔｒａｔｅ ｔｈｅ ｕｐｗａｒｄ ｍｉｎｉｎｇ ｆｅａｓｉｂｉｌｉｔｙ ｏｆ ３ｕｐ ｃｏａｌ ｓｅａｍ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｕｐｗａｒｄ ｍｉｎｉｎｇ；ｌａｙｅｒ ｄｉｓｔａｎｃｅ；ｔｗｏ ｚｏｎｅｓ收稿日期：２０１４－０８－２０基金项目：国家自然科学基金项目“煤体变形破坏特征与采动应力场演化规律基础研究”资助（编号：５１３０４１２６）作者简介：秦忠诚（１９６５－），男，山东潍坊人，博士，教授，主要从事采矿工程专业的教学与科研工作。
蔚州矿区近距离煤层上行开采技术应用
下煤层 开采后 ，层间岩层 必然会经历 一个从移 动到 稳定 的发展过程 。根据实测 数据 和经验 ，这个 时 间一般 为 １ ４个 月 。 因此 ，上煤 层要 在下 煤层 ～ 开采后 间隔足够 长 的时间再 开采 。
候 可以起 到合 理配采 、提 高煤 质 的 目的 ；在生产衔 接 紧张时 ，能够在一定 程度上 解决生 产衔 接问题 。
２ １ 年第 １ ０１ 期
ห้องสมุดไป่ตู้
河 北 煤 炭
／ ＞ １１ ／ － ．４ ５＋ ４．４ ＋ ６ ２ ． ｍ １ ＝ ３６
３ １
破 坏 ，采取一 定安 全措 施后 可 以进行 上行 开采 ；当
层 间距大 于下 煤层 裂隙 带高度 时 ，即上煤层 位 于弯
式 中
．
一 ５煤 层采 高 ，ｍ；
行 开采技术 开采上煤 层 。
岩层 在下沉过 程 中易 形成平衡结 构 ，位 于平 衡岩层
之上 的煤层将 缓慢下沉 ，有利 于上行开采 。
２３ 采高 ．
１ 上行 开 采 的 必要 性 和 适 用性
由于周 边 小 煤 矿 破 坏性 开 采 ，先 开采 了下 煤 层 ，而 留下上煤 层未 开采 ，不 得不 应用上行 开采技
Ａｐ ｌ ａｉｎ ｏ ｅｕ ｒ ’‘ｇｔｃ ｎ ｌｇ ｆ ｈ ｈ ｒ ｉｔｎｃ ｐ ｉ ｔ ｎｔ ｒ ｃ ｏ ｈ ｐ ｗａ ｄｍｉｉ ｈ ｏｏ ｙｏ ｅｓ ｏ ｔ ｓａ ｃ ｎｎ ｅ ｔ ｔ ｔｄ ｎ ｅ
ｃ ａ ｅ ｍ ｎＹｕ ｈ ｕ ｍｉ ｉｇａｅ ｏ ｌ ａ ｉ ｚ ｏ ｎ ｎ ｒ ａ ｓ
曲下 沉带 中 ，只发生 整体 移 动 ，可 以正 常进 行上 行 开采 。
５ 层 裂隙带 可按 照经 验公式 计算 ： 煤