近距离煤层群同采工作面合理错距
近距离煤层开采工作面联合布置研究
近距离煤层开采工作面联合布置研究【摘要】随着社会的发展，人类对煤炭等能源的需求量越来越大。
而对于煤层工作的方法又在很大程度上影响到煤炭的开采量。
因此，笔者将在下文中就近距离煤层开采工作面联合布置的研究进行阐述，较为具体的介绍一下联合布置法的定义和优势，从而为矿业公司提供一些参考意见，从而能够有所裨益。
【关键词】近距离煤层；联合布置；开采研究现实中，近距离煤层的开采工作总是会受到开采技术的限制，从而在很大程度上影响到煤炭开采量。
其次，巷道布置和支护设计等也是影响其开采量的重要因素。
所以相关的煤炭公司要积极采用联合布置等措施控制好这几个环节，只有这样，才能获得较为理想的开采量。
1 联合布置的相关定义与意义1.1 联合布置的有关定义所谓的煤层开采区的联合布置工作，就是指当使用地下开采法采煤时，将开采水平沿走向划分为若干采区，作为矿井生产的基本单元。
并且在采区范围内开掘一系列巷道，建立完整的采掘、运输、通风、供电和排水等生产系统，以保证正常生产的布置措施。
其通常将几个煤层划为一组，在最下面的煤层或底板岩石中布置共用的上山和平巷，一般开三条上山，各煤层和底板巷道用石门和溜煤眼相联系，再建立一个统一的生产系统。
1.2 联合布置的相关意义当煤层间距较小时，实施联合布置法可以从整体上布置采区巷道，几层煤共用一套上山眼和平巷。
这样就可以有效的减小相关的开采投入资金。
而且这些共用巷道布置在煤组最下面的煤层中，可以用区段石门将上部煤层联系起来，从而形成统一的采区生产系统。
这样就能在很大程度上减少大巷的数目和巷道工程量，充分发挥运输设备的能力，节省设备和管线器材，提高生产能力。
这也是联合布置法已在我国煤矿开采中获得广泛应用的原因。
2 采取联合布置法的实施步骤2.1 明确煤层的开采情况笔者认为，只有明确了煤层的开采情况后，才能根据实际条件进行联合布置法的实施步骤，也只有这样，才能起到事半功倍的效果。
下面笔者将结合具体的实例进行说明：挖金湾矿11号与12号煤层间距离为0.5-1，Zm，平均煤层厚度分别为1.68m，1.77m，煤层倾角2-4度，煤层自然发火期6-12个月。
近距离煤层同采工作面合理错距确定
近距离煤层同采工作面合理错距确定曹健【摘要】The reasonable staggered distance of the two face is the focus of security mining and optimal design in close distance coal seams simultaneous mining.Based on the theoretical calculation of voltage area and de-pressor area.The reasonable staggered distance between coal seam 2# and 3# +4# is 39.2 m ~44.2 m and 16.2m~34.2m in Shaqu, and depressor area theory has better feasibility.then through the application of nu-merical simulation sorftware, the best staggered distance is 16.2m., and it verify the analysis.The results of the research can provide some theoretical direction for making sure the reasonable staggered distance in the mining, and it also has significant meaning for mining under the simaliar condition.%近距离煤层同采，两工作面合理错距是实现安全开采和设计优化的关键。
基于稳压区和减压区理论的不同计算，沙曲矿上部2号煤层与下部3＋4号煤层的工作面合理错距分别为39.2 m～44.2 m和16.2 m～34.2 m，接着计算分析得出减压区理论确定的错距更具可行性。
泉店煤矿近距离煤层群联合开采方式的实现
ｅ ｐ ｏ ａｉ ｎ ｃ ａ ｓ ａ ｘ ｌｒ ｔｏ ｏ ｌ ｅ ｍ ｍｉ ｉ ｇ ｏ ｋ ｂ ｔｏ ｎ ｎ ｒ ｃ ｏ ｔｍ ｐ ａｅ ｌｔ ｍｏ ｅ ａ ｄ ａ ｖ ｎ ｅ ｂ ｅ ｋ ｓ ｃｉｎ． Ｔ ｃｏ ｅ ｏ ｌ ｓ ａ ｖ ｓ ｎ ｄ ａ ｃ ｒ ａ ｅ ｔｏ ｈｅ ｌｓ ｃ ａ ｅ ｍ ｇ ｏ ｐｓ ｒｕ ｕ ｉｅ ｎ ｎ ｏ ｍｏ ｓｏ ａｉ ｎ ｍ ｏ ｌｉ ｏ ｏ ｅ ｎ ｔｄ ｍｉ ｉ ｇ ｃ ｍ ｎ ｄｉｌｃ ｔ ｄｅ ｓ ｐｒ ｐ ｓ ｄ． Ｔｈ ｅ ｓ ｎ ｂ ｅ ｄ ｓｏ ａｉｎ ｃ ｍｐ ｔｎｇ ｆ ｒ ｏ ｅ ｒ ａ ｏ ａ ｌ ｉｌｃ ｔｏ ｏ ｕ ｉ ｏ ｍｕｌ ｓ ｇｖ ｎ ｏ ｔ ａ ｉ ｉ ｅ ｕ ｆｏ ｔ ｅ ｒ ． Ｔｈ ｓｍ ｅｈ ｄ ｃ ｎ ａ ｏ ｄ ｕ ｅ ｓ ｎａ ｌ ｅｔｎ ｉｔｎｃ ｆｕ ｎ ｏ ｃ ａ ｅ ｍ ，ｗｈｃ ａ ｓ ｓ ａ ｏ ｍａ ｒｍ ｈ ｏ ｙ ｉ ｔ ｏ ａ ｖ ｉ ｎｒ ａ ｏ ｂ ｅ ｓ ｔ ｇ ｄ ｓａ ｅ ｏ ｐ ａ ｄ ｌｗ ｏ ｌｓ ａ ｉ ｉｈ ｃ ｕ ｅ ｂｎ ｒ ｌ
联合 开采 通 常 都 采 用 “ 层 分 采 ” “ 层 同 分 与 分
采 ” 种方 式 。采 用 “ 层 分 采 ” 两 分 方式 ， 作 面 接 替 工
内出现 移动 或遭受 破坏 。底 板岩 层最 大破 坏深 度点 如 图 １的 点所 示 ， Ｋ 是底 板 破 坏 后 形 成 的近 似 Ｈ 平 行破 坏线 ， 底板 破坏 后 ， 板岩 层将 被破 坏成 碎块 底 结 构 。钱 鸣高先 生借鉴 土力 学 中地基 的计 算方 法 和 塑性理 论 ， 底板 极 限平衡 区划分 为 图 １中 ＩＩ、Ｉ 将 、 Ｉ Ｉ Ｉ
Ａｂ ｔａｃ ： ｓ ｒ ｔ Ｉ ｏ ｄ ｒ ｏ ｅ ｌ ｅ ｌｓ ｄ ｓａ ｃ ｃ ａ ｓ ａ ｎ ｒ ｅ ｔ ｒ ａ ｉ ｃ ｏ ｅ ｉｔｎ ｅ ｏ ｌ ｅ ｍ ｕ ｉｅ ｍｉ ｉ ｇ， ａ ａ ｙ ｅ ｔ ｅ ｅ ａｉｎｓ ｉ ｂ ｔ ｅ ｚ ｎ ｔｄ ｎｎ ｎ ｌｚ ｓ ｈ ｒ ｌｔｏ ｈｐ ｅｗｅ ｎ
近距离煤层同采合理错距分析
维普资讯
问题 探 讨
近距离煤层 同采合理错距分析
李 洪 ， 马全礼 ， 献文 耿
（ 山东科技 大学 资源 与土木工程 系， 山东 泰安 ２ １ １ ） ７０ ９ 摘 要： 近距 离煤层 同采的关键 在于合理错距 的选择 ， 以临沂东 山矿业有限公 司新 驿煤矿 ３ｔ和 ３匕煤层 。 ２
实际 上 ， （ ） 式 １ 中影 响同采错 距 的主要 因 素是
值 ， 值主要取决于周期来压步距 ， ￡ 根据新驿煤矿首 采面 １ １ ３ 面的矿压观测 ， ： ０ ３ 煤层老顶初 次跨 落步
距为 １ ｉ， ３ ｎ 周期来压步距 为 ６ｉ， 来压显现不 明显 ， ｎ
但３。 煤层工作面的矿压参 数 尚不清楚 ， 参照邻 近
面错距过小 ， 这个最小距离 ｉ 可按式 （ ） １ 确定。同 采工作 面错距 见 图 １ 。
矸， 顶板岩性不稳定 ， 大部为泥岩 ， 局部为中细砂岩 ； ３ ： 层 的煤 层 厚 度 为 １ ７～２ ７ ｍ， 均 厚 度 煤 ． ． 平 ２２ｍ， 部 含 一 夹 矸 ， 板 大 部 分 为 泥岩 ， 部 为 ． 底 顶 局
中图分类号 ：Ｄ ２ ． １ Ｔ ８３ ８ 文献标识码 ｉ Ｂ 文章编 号 ：０ ５ ２ ９ （０ ６ ０ — ０ ９ ０ １０ － ７ ８ ２ ０ ） ６ ０ ２ — ３
１ 问题 的提 出
相邻综放工作面同采合理错距的优化
一
个 机巷出煤 ， 两个 工作 面交替推进 （ 见图 １ ） 。
图 １
工作 面位 置 关 系
二、 两 工 作 面 同 采 优 缺 点 分 析
优点 ： 两ｌ 丁 作面 中央机巷维护条件好 ， 避免 了分 次开 采时 的二 次回采动压影响 ， 矿压显现程 度低 ； 避开 了侧 向
裂现象
灰色、 细粒 ． 主 要 矿 物 成 分
２ ． ３ ７ ￣９ ． ５ ７
老 顶
细 粒 砂 岩
均值
５ ． ９ ７
为石 英 、 长石 ， 硅质胶结 ， 斜 层理 ． 层 理 面见 炭 质
四、 结束 语
本次 重型 卡 车手动 调整 臂壳 体断 裂质 量改 进大 大提升 了手动调整臂壳 体的强度 ， 使 重卡手 动调 整臂壳 体 强度 适应 国 内矿用 车超 载 严重 的
支承压 力的作 用 ， 巷道 围岩应力环境得 到优化 ； 形成双峰 支承压 力分 布特征 ， 两］ 作面共 同承 担顶 板压力显现 ，
作 面之 间的生产互相影响严重 ， 矿压显现受影 响 ， 生产 ｌ 序复杂 。 基 于以上 考虑 ， 工作面同采时 ， 两Ｊ － 作面应该有合理
的错 距 。
图６ 壳体 改 为 盲 孔
５ ． 实 验 验 证
厚度 ２ ． ５ ７ ～ ２ ． ９ ８ ｍ， 平均 ２ ． ７ ｍ， 煤 层局 部受 火成 岩侵 蚀有 焦 化
现 象。煤 层顶 底板岩性 见表 １ 。
表 １ 煤 层 顶 底 板 岩 层 岩 性
顶底 板 名称 岩 石 名 称 厚度 （ ｍ） 岩性 特征
不同错距下极近距离煤层联合开采矿压规律研究
２ ０ １ ４年第 １ 期
中 州煤 炭
第２ １ ７期
不 同错 距 下 极 近 距 离 煤 层 联 合 开 采 矿 压 规 律 研 究
计
（ １ ． 华 瀛 天 星 集 广煤 业有 限公 司 ， 山西 灵 石
平 ， 宋新 龙 ， 查 文华
０ ３ １ ３ ０ ０ ； ２ ． 安徽 理 工 大 学 能 源 与 安 全 学 院 ， 安徽 淮 南 ２ ３ ２ ０ ０ １ ）
摘要 ： 为得 出 不 同 错 距 下 极 近 距 离煤 层 联 合 开 采 矿 压 规 律 ， 通 过 对 山 西 灵 石某 矿 ９ 和１ ０ 极 近 距 离 煤 层 联 合 开 采 工 作 面 应用 常规 错 距 理论 和 现 场矿 压观 测分 析 ， 论 证 得 出在 坚 硬 顶 板 条 件 下 ， 下 煤 层 工 作 面 只 能 布 置 在 上 煤 层 采 空 区 的 稳压 区 ， 联合开采的最小合理错距 为 ２ ６ ｍ。 矿 压 观 测 分 析 表 明 ： 在 稳 压 区布 置 下 煤 层 工 作 面， 上 下 煤 层 两 工 作 面 压 力 均 有 明显 减 小 ； 若 将上下两工作面距离再次拉大 ， 矿 压 显 现 改善 不 是 很 明 显 。 关键词 ： 极近距离煤层 ； 联 合开采； 错距确定 ； 矿压 观 测
Ｍｉ ｎｉ ｎｇ Ｕｎｄ ｅ ｒ Ｄｉ ｆｅ ｒ ｅ ｎｔ Ｏｆ ｆ ｓ ｅ ｔ
近距离煤层工作面联合开采安全错距的研究
全、高效生产得到保证。
关键词：近距离煤层工作面；联合开采；安全错距
中图分类号：T
文献标识码：A
Study on Safety Distance of Joint Mining in Close Coal Seam Face
Li Jianguang
(Shanxi Lingshi Huayuan Coal Industry Co., Ltd., Shanxi, 031300) Absrtact：Because of the small distance between the coal seam groups, the mining of the upper coal seam has an impact on the lower coal
响，工作面承压力加大，预设煤柱预承载与采空区域垮落矸石在下位煤层上侧。据实验表明，近距离煤层工作面实际开采时，不同工作面
错距条件下的应力分布与覆岩运移特征有着明显的差异，以山西灵石华苑煤业有限公司9#、10#两煤层联合生产实际为背景，分析工作面
安全错距的留设过程，最终确定9#、10#两煤层工作面安全错距为35-45m。在此错距条件下，上下工作面相互采动影响较小，工作面的安
3.工作面安全错距分析 本文对工作面安全错距分析，主要从三方 Nhomakorabea进行论述：
首先，将煤层开采工作面定位在10#煤层时，9#煤层顶板的冒 落稳定与减压区的开采设计；其次，9#煤层开采时对底板损 坏的规律与特点；最后，分析不同错距的覆岩移动特点。
(1)9#煤层工作面顶板冒落稳定后和减压区的开 采
9#煤层工作面开采不断延伸的时候，顶板也发生变化， 不断垮落、压实，在此矿山压力逐渐稳固，9#煤层顶板垮 落、压实后矿山压力稳定，开采10#煤层，此时的安全错距 为：
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。
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式中： Lx 为工作面推进长度，m； σc 为单轴抗压
强度，MPa； H 为埋深，m； ρ 为岩体的密度，t / m3 。底
板破坏深度计算参数见表 1。
表 1 底板破坏深度计算参数表
Lx
H
σc
ρ
/m
/m
/ MPa
/ （ t·m －3 ）
200
500
40
0． 025
依据式（ 1） 求得工作面采完时底板岩层的最大 破坏深度为：
上部煤层开采后，引起顶板岩层垮落，围岩应力
重新分布。应力作用于底板煤岩体后，将引起底板
煤岩体的破坏。根据弹性力学理论，对底板损伤状
态进行分析。依据 Mohr － Coulomb 破坏准则，底板
岩层的最大破坏深度 hmax 依据下式确定［4］：
hmax
1． =
57（ ρg） 4 σ2c
2 H2 x
（ 1）
维护顶板的完整性。并通过对下位煤层工作面超前支承压力的观测分析进行了验证。
关键词： 近距离煤层群； 同采； 错距； 支承压力
中图分类号： TD322
文献标志码： B
文章编号： 1003 － 496X（ 2012） 10 － 0028 － 03
Rational Malposition Research of Simultaneous Mining Working Faces in Close Distance Seam Group
近距离煤层群开采时，若采用分层开采，下位煤 层工作面将在上工作面的采空区下进行开采，工作 面顶板破碎难以维护，且会受到上工作面老空水、有 毒有害气体的威胁，给下工作面开采带来诸多安全 隐患。若采用两煤层同采应确定合理的工作面错 距，既要保证下工作面开采不受上工作面开采应力 的影响，又要保证下煤层工作面顶板的完整性［1 － 3］。 某矿主采 3#、4# 煤层的平均间距仅为 11 m，且两煤 层间岩层强度低、裂隙发育，若采用分层开采下工作 面顶板将难以维护。因此决定采用两煤层同采，需 确定两工作面的合理错距。
试验·研究
（ 2012 － 10）
·29·
hmax = 7． 67 2． 2 底板破坏深度的数值模拟研究
为研究 3# 煤层工作面开采对底板煤岩体的破 坏深度，利用 FLAC3D 数值模拟软件建立模型，模型 长 400 m，宽 300 m，高 200 m，上表面施加 7． 5 MPa 作用力代替上覆岩层作用。模拟开采工作面倾斜长 度 100 m，推进距离 200 m。岩石力学参数见表 2。
1 工程概况
某矿地面标高 + 973． 6 ～ + 1 125 m，井下标高 + 634 ～ + 612 m。开采煤层为山西组 3#、4# 煤层，3# 煤为低灰、低硫主焦煤，密度为 1． 39 t / m3 ，煤层平均 厚度 1． 82 m。煤层倾角 1° ～ 7°，平均倾角 3°，煤层 结构简单，稳定可采。4# 煤密度为 1． 41 t / m3 ，煤层 平均厚度 4． 0 m。煤层倾角 2° ～ 8°，平均倾角 4°，两 煤层间距 4 ～ 22 m，平均 11 m。为减少分层开采时
基金项 目： 国 家 重 点 基 础 研 究 发 展 计 划 （ 973 计 划 ） 资 助 项 目 （ 2011CB201204）
上部煤层开采后给下伏煤层开采带来的不利影响， 决定采用两煤层同时开采。需研究工作面的合理错 距，减小上工作面的影响。
2 上工作面开采对底板煤岩体的影响
2． 1 底板破坏深度的理论计算
GUO Min （ Lijiahao coal mine，Shenhua Group Baotou Mining Company，Ordos 017000，China） Abstract： In order to determine rational malposition of simultaneous mining working face in close distance seam group，using theoretical analysis combined with numerical simulation，it is obtained that the lower working face not only can avoid the influence of the abutment pressure of the upper working face，but also maintain the integrity of the roof effectively when the malposition should be 40 ～ 45 m， which is verified by the observation of advancing abutment pressure under working face． Key words： close distance seam group； simultaneous mining； malposition； abutment pressure
·28·
（ 第 43 卷第 10 期）
试验·研究
近距离煤层群同采工作面合理错距研究
郭敏
（ 神华集团包头矿业公司 李家壕煤矿，内蒙古 鄂尔多斯 017000）
摘 要： 为确定极近距离煤层群同采工作面的合理错距，运用理论分析、数值模拟相结合的方法
得出两工作面错距在 40 ～ 45 m 时，下位工作面既能避开上工作面超前支承压力的影响又能有效
表 2 模拟采用的岩石力学参数
层号
岩性
密度 / （ kg·m － 3 ）
体积 模量 / GPa
剪切 模量 / GPa
内聚 力
/ MPa
抗拉 强度 / MPa
内摩 擦角 /（ °）
覆岩 中砂岩 2 500 6． 2 4． 9 10 4． 5 42
老顶 砂质泥岩 2 400 2． 4 2． 1 4． 2 1． 2 24
直接顶 泥岩岩 2 260 2． 16 1． 29 3． 1 1． 4 23
煤层
3#煤
1 350 1． 5 0． 5 0． 6 0． 2 20
直接底 细砂岩 2 500 4． 5 4． 9 2． 2 2． 7 23
老底 泥岩
2 240 1． 7 1． 2 1． 1 0． 7 22