近距离薄煤层上行开采实践
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。
煤矿近距离煤层开采技术经验汇报
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三、巷道支护设计及掘进安全技术措施
③
上下分层巷道交叉点兼做上分层行车巷道的支 采用下分层巷道架棚+吊挂钢带锚索+ 护 ： 采用下分层巷道架棚+吊挂钢带锚索+上分 层巷道铺设钢梁+ 保证顶板安全。如上图： 层巷道铺设钢梁+砼，保证顶板安全。如上图：
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三、巷道支护设计及掘进安全技术措施
12102、12103工 2、12102、12103工 作面层间距＜6.5m， 作面层间距＜6.5m， 建议超前支护采用线 性支架。 性支架。
请各位领导提出宝贵意见 谢谢大家
单击此处编辑母版标题样式 一盘区 二、
上下分层工作面布置方式
3、附一盘区巷道布置图
12104 切 眼 12103回风顺槽 12104主运顺槽 1 2105 切 眼
12104回风顺槽
12105主运顺槽
12105回风顺槽 12103 回风顺槽 12104 主运顺槽 1 21 04 主 回 撤 通 道 12105 主运顺槽 12104 回风顺槽
②
过层间距＜ 过层间距＜6.5m的采空区时，支护方式为:锚杆 的采空区时，支护方式为: 网片+钢梁棚；锚杆（ 18*2100螺纹钢 螺纹钢） +网片+钢梁棚；锚杆（φ18*2100螺纹钢）排距 每排6 钢梁棚排距0 一梁两柱， 0.8m，每排6根；钢梁棚排距0.8m，一梁两柱， 单体滞后工作面不大于10 10m 单体滞后工作面不大于10m。
1、掘进工作面支护参数
为了保证薄层间距、采空区下方掘进的安全，制定详细的支 护方案，根据现场情况，及时改变支护方式：
①
实体煤下方或层间距＞ 实体煤下方或层间距＞6.5m时：采用锚杆+网片 采用锚杆+ 锚索支护；锚杆（ 18*1800螺纹钢 螺纹钢） + 锚索支护 ；锚杆 （ φ18*1800螺纹钢） 排距为 每排5 锚索排距3 每排2 1m，每排5根；锚索排距3m，每排2根。
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
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
近距离薄煤层联合开采顶板初次来压研究
近距离薄煤层联合开采顶板初次来压研究王洪【摘要】西山矿务局官地矿2号煤、3号煤层均属于较薄煤层,两层煤平均距离为6.5m,运用理论计算、数值分析和现场跟踪观测等手段,研究了3318工作面顶板初次破断机理.通过建立力学模型,从理论上计算了顶板初次来压步距为21.4m.采用数值软件对工作面开采进行模拟,发现工作面顶板初次来压步距在20～25m.在工作面开采期间现场跟踪观测表明顶板初次来压步距在22.95m左右.该顶板初次来压研究可为其他类似近距离煤层矿井顶板管理提供一定的参考.【期刊名称】《煤矿现代化》【年(卷),期】2019(000)003【总页数】4页(P63-65,69)【关键词】近距离煤层;初次来压;断裂步距;3DEC数值模拟【作者】王洪【作者单位】太原理工大学矿业工程学院,山西太原 030024;太原华煤工程设计有限公司,山西太原 030024【正文语种】中文【中图分类】TD3240 引言工作面安全开采防止顶板对支架造成重大损失，管理好顶板控制至关重要，顶板的管理就需要研究工作面顶板初次来压和顶板破断机理。
近距离薄煤层联合开采顶板，其顶板初次断裂[1]规律与条件较好的单一煤层工作面顶板初次来压有所区别，近距离薄煤层联合开采矿压显现规律、顶板破断规律呈现不一样的特征[2]。
对于近距离煤层，上煤层的开采，其顶板已受破坏，煤层间距离很近，下煤层开采难以形成稳定的关键层，给工作面安全开采造成困难。
目前学术界主要针对对厚煤层或条件较好的单一煤层顶板运移规律进行了相应研究，但对于近距离薄煤层联合开采顶板初次来压步距研究相对较少，因此有必要对近距离薄煤层联合开采过程中其顶板的破断机理[3]进行相关研究，为的是预测近距离煤层开采顶板初次来压步距，进而防止支架压坏，也为近距离煤层群联合开采过程中对工作面顶板控制以及工作面安全生产保驾护航。
1 工作面概况西山矿务局官地矿3318工作面属于3号煤层，该工作面平均煤厚1.8m，160m长的工作面长度。
13-近距离煤层上行开采可行性研究
近距离煤层上行开采可行性研究王传华,吴绍民,王兴水(新矿集团秦华煤矿,新疆库尔勒841011)[摘㊀要]㊀秦华煤矿10-1煤层顶板裂隙发育㊁抗压强度不大㊁易于破碎,且与上覆9-3煤层最小层间距17．6m ,通过采用比值判别法㊁ 三带 判别法㊁数理统计分析法及UDEC 计算机数值模拟研究,结合我国上行开采的成功经验,分析了10-1煤层采空区边界的应力分布㊁覆岩变形破坏特征,分析总结了8-3,9-3煤层工作面回采巷道的合理布置,确定了上行开采的合理时空关系㊂[关键词]㊀近距离煤层;上行开采;顶板裂隙发育[中图分类号]TD822㊀[文献标识码]B㊀[文章编号]1006-6225(2017)02-0027-04Feasibility Study of Ascending Mining of Coal Seam withClose Range Roof Fractures Development[收稿日期]2016-11-15[DOI]10．13532/j．cnki．cn11-3677/td．2017．02．007[作者简介]王传华(1971-),男,山东新泰人,硕士研究生,工程师,主要从事煤炭开采方面的技术和管理工作㊂[引用格式]王传华,吴绍民,王兴水．近距离煤层上行开采可行性研究[J ].煤矿开采,2017,22(2):27-30,99．㊀㊀秦华煤矿可采煤层5层,分别是8-3,9-3,10-1,10-2和10-5煤层,其中9-3与10-1煤层最小层间距17．6m㊂矿井开采过程中先行揭露了10-1煤层,受矿井采掘工程进度安排的影响,首先在10-1煤层大部和9-3煤层局部进行了采掘工作,随着矿井生产接续进入正常,后续将会在10-1煤层已采动区域布置9-3,8-3煤层采掘工程㊂为保证安全生产,结合我国长期以来对上行开采技术的研究成果[1-4],对秦华煤矿8-3,9-3煤层上行开采进行了可行性研究,为上行开采提供了理论依据㊂1㊀矿井地质构造矿井所处地质条件为小型山间盆地陆相沉积,聚煤作用发生在早侏罗世中㊁晚期和中侏罗世早期,受华力西运动㊁燕山运动及喜马拉雅运动影响,使地层发生褶皱断裂,造成了矿井煤层顶板层理㊁节理和裂隙发育,煤层顶板抗压强度不大,易于破碎的现状㊂矿井可采煤层5层,分别是8-3,9-3,10-1,10-2和10-3煤层,其中8-3与9-3煤层平均层间距35．0m,9-3与10-1煤层平均层间距21．0m㊂秦华煤矿可采煤层情况如表1所示㊂表1㊀秦华煤矿可采煤层情况一览煤组煤层纯煤厚/m 夹矸/层夹矸厚/m 稳定性间距/m 顶板岩性底板岩性88-30．99~1．821．480~20．07~0．500．24稳定99-30．27~2．081．730~10．07~0．300．18稳定1010-11．46~2．021．760~30．06~0．350．16稳定10-20．93~1．581．480~10．09稳定10-50．95~3．471．810~30．10~0．670．31稳定53．26~22．9635．0029．72~17．6021．0018．97~1．303．0020．62~4．5210．00粉砂岩粉砂岩粉砂岩泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩炭质泥岩泥岩粉砂岩炭质泥岩泥岩2㊀10-1煤层采动影响计算模拟分析通过对抗剪㊁抗拉㊁抗压㊁饱和抗压及坚固性系数㊁膨胀率等矿井顶底板岩石物理力学性质进行试验,得到结论,煤层顶底板抗压强度不大,易于破碎,煤层底板遇水膨胀,易发生底鼓㊂2．1㊀数值工程地质模型建立对于10104西工作面正常推采过程进行简化分析,计算模型的设计几何尺寸为:350m (长)ˑ150m (高)㊂模型边界条件界定:左㊁右及上下边界即x ,y 方向的速度和位移矢量设计为零;界定上边界为自由边界,上覆岩层以外在荷载的形式施加于上部边界㊂模型如图1所示㊂2．2㊀10-1煤层开采对8-3,9-3煤层顶底影响72第22卷第2期(总第135期)2017年4月煤㊀矿㊀开㊀采COAL MINING TECHNOLOGYVol．22No．2(Series No．135)April㊀2017图1㊀数值模型通过模型分析,当工作面推进140m 时,裂隙离层带发育至9-3煤层顶板20m 处(距整个模型下部边界50m 处),裂缝带达到最大高度,距10-1煤层顶板约41．0m,如图2所示㊂图2㊀裂缝带导通高度示意分析10-1煤层开采后,8-3,9-3煤层顶底板的塑性区分布等,明确其对8-3,9-3煤层开采时的影响㊂10-1煤层开采后,覆岩破坏区分布如图3所示㊂分析可知,10-1煤层开采后,8-3,9-3煤层在靠近10-1煤层煤壁附近出现大量的拉伸破坏区,降低了煤体的整体性及承载能力㊂下位煤层开采后,上位煤层及其顶底板的结构完整且不发生台阶错动是上行开采的前提[5],因此8-3,9-3煤层工作面的开切眼及停采线位置应避免与10-1煤层工作面相应位置重叠布置,布置位置需要向采空区方向错动㊂10-1煤层开采垮落带高度约为8m,最大导水图3㊀10-1与8-3,9-3层间岩层覆岩破坏情况裂缝带约为41m,导水裂缝带高度波及到9-3煤层顶板以上约20m,导通至9-3煤层基本顶㊂因此,9-3煤层回采期间要加强工作面的顶板控制,避免采场出现直接顶的漏冒,并注意对顶板运动进行监测㊁分析和预报㊂2．3㊀10-1煤层采动应力分布与上行开采作用效应上行开采程序条件下,下位10-1煤层开采的采动应力分布及其对10-1煤层的采动作用效应,如图4所示㊂图4㊀10-1煤层采动影响分布由图4(a)看出,10-1煤层开采后,由于上覆岩层呈现拱形运动,因此在拱形覆岩运动区内形成了拱形的应力降低区,在10-1煤层遗留煤壁向上部岩层发展形成了应力升高区,应力升高范围在8-3,9-3煤层分布范围如图4(b)所示,最大垂直应力为15．14MPa,约为原岩应力的3．05倍,8-3,9-3煤层回采巷道应避免布置在这些应力集中区域㊂9-3煤层受10-1煤层采动影响,其直接顶与基本顶之间出现离层,8-3,9-3煤层则在10-1采空区对应区域产生卸载,在10-1煤层开采引起覆岩运动稳定之后,在应力卸载区域布置8-3,9-3煤层回采巷道对开采及巷道维护均较为有利㊂82总第135期煤㊀矿㊀开㊀采2017年第2期数值分析表明10-1煤层开采引起8-3,9-3煤层在10-1煤层煤壁处的支承压力集中㊂为实现上行安全开采,应将8-3,9-3煤层的区段巷道布置在远离10-1煤层煤壁的采空区内㊂3㊀8-3,9-3煤层上行开采可行性分析根据秦华煤矿10-1煤层上覆的8-3,9-3煤层的地质条件及煤炭资源赋存的空间关系,着重分析了10-1煤层开采后对上部8-3,9-3煤层的结构性影响㊂3．1㊀比值判别法综合物理模拟㊁井下探测研究所揭示出的覆岩裂隙发育结构平衡分带规律,按公式h(层间距)/M(煤层采高)=k(开采区间划分)划分上行开采的可行性区间,对上行开采的可行程度及效果做出预测,确定是否可以进行上行开采活动,上行开采可行性区间划分见表2㊂10-1煤层按实际采高2．0m作为采厚,最小表2㊀上行开采可行性的区间划分[6]区间划分不可上行开采区间基本层间距准上行开采区间正常上行开采区间围岩平衡上位煤层底板不能形成准平衡结构的承载层(<5．53)煤层底板为准平衡带的承载层,煤层为负载层(5．53)准平衡带负载层或平衡带内(5．53~9．26)平衡带以上(>9．26)覆岩破坏上位煤层顶板进入强断裂亚带(<5．1)煤层顶板处于中断裂亚带底部(5．1)中断裂亚带内(5．1~9．7)弱断裂亚带及其上部(>9．7)综合<5．55．55．5~9．5>9．5层间距17．60m计算,则:K=H M11=17．602．0=8．8故按照比值分析法的评判标准,9-3煤层与10-1煤层的区间处于围岩准平衡带负载层或平衡带内及中断裂亚带内,属于准上行开采区间,施工制定合理的技术措施,可以进行上行开采㊂10-1与8-3煤层之间的层间距40．56~ 82．98m,平均层间距56m㊂按实际采高2．0m作为采厚,最小层间距40．56m计算,则:K=H M11=40．562．0=20．28故按照比值分析法的评判标准,8-3煤层位于10-1煤层覆岩平衡带以上,可正常进行上行开采㊂3．2㊀ 三带 判别法钻孔和井巷揭露资料表明,10-1与8-3,9-3煤层间岩性一般为粉砂岩㊁细砂岩和中砂岩,属松软-中硬岩层㊂根据‘建筑物㊁水体㊁铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程“,煤层开采条件属于缓倾斜煤层长壁垮落法开采,按照公式[7-8]计算10-1煤层全部垮落法开采后的垮落带㊁导水裂缝带高度见表3㊂表3㊀10-1煤层开采后的垮落带和裂缝带高度计算煤层号距上一煤层最小层间距/m最大采厚/m最大垮落带和裂缝带高度/m垮落带中硬软弱裂缝带中硬软弱10-117．602．09．246．035．031．0由表3分析可知,10-1煤层开采后裂缝带高度31m,大于10-1与9-3煤层最大层间距29．72m,导致9-3煤层的内部结构发生中等程度破坏,对8-3煤层基本没有影响,10-1煤层开采后,制定一定的技术及安全措施可以对9-3煤层进行开采㊂3．3㊀数理统计分析法煤炭科学研究总院根据我国煤矿上行开采的部分实例,分析回归出求算下部一个煤层采动影响的上行开采的必须层间距H的经验公式:H>1．14M2+4．14+M S[9]式中,M为下煤层采高,m;M S为上煤层厚度, m㊂矿井10-1煤层实际采高2．0m,9-3煤层厚度2．0m,两煤层最小层间距为17．60m,按照上述经验公式计算:H=1．14ˑ2．02+4．14+2．0=10．7 (m),结果小于煤层最小层间距17．60m㊂采用数理统计分析法,10-1煤层和9-3煤层层间距满足上行开采判别准则㊂4㊀8-3,9-3煤层回采工作面合理布置研究4．1㊀采动影响的空间关系图5反映了反程序开采后采空区上覆岩层移动盆地的特点[10]㊂由图5可知,下部边界影响区斜长l x为:l x=H cotα+β0()+cotψ1[]上部边界影响区斜长l s为:l s=H cotγ0-α()+cotψ2[]走向边界影响区斜长l z=lψ3+lδ0,即:l z=H cotψ3+cotδ0()式中,H为上下煤层间距,m;α为煤层倾角,3~ 21ʎ,取平均12ʎ;β0,γ0,δ0分别为下部边界角㊁92王传华等:近距离煤层上行开采可行性研究2017年第2期图5㊀采空区上覆岩层移动盆地上部边界角㊁走向边界角;ψ1,ψ2,ψ3分别为下部充分采动角㊁上部充分采动角㊁走向充分采动角㊂根据矿井8-3,9-3,10-1煤层所处区间的岩性,取γ0=60ʎ,β0=δ0-0．7α,δ0=60ʎ,ψ1=ψ3-0．5α,ψ2=ψ3+0．5α,ψ3=60ʎ,则10-1煤层的开采边界影响区计算结果见表4㊂表4㊀10-1煤层开采的边界影响范围煤层号距10-1煤层的平均间距/m l x/m l s/m l z/m 9-321．025．728．324．2 8-356．068．575．464．7㊀备注:层间距按平均层间距计算由表4可以看出,由于10-1与9-3煤层层间距较小,10-1煤层开采后其边界影响对于9-3煤层开采仍然较强,由于上部边界影响区范围内的煤层及其围岩在覆岩移动盆地形成过程中会发生一定程度破坏,因此,8-3,9-3煤层内布置的区段巷道应尽量布置在上部煤层边界影响区范围之外,降低巷道维护的难度㊂4．2㊀8-3,9-3煤层与10-1煤层开采的时间关系上行开采时,上下煤层回采应有一定的间隔时间,否则,即使有足够的层间距,在回采上部煤层时,仍然会出现压力大等困难情况㊂根据岩移理论,下位煤层开采后,上位煤层的稳定时间取决于层间距㊁层间岩性以及顶板管理方法㊂对于全部垮落法开采,需根据10-1煤层距9-3,8-3煤层的距离,按经验公式1估算10-1煤层的移动延续时间T㊂经验公式1:T=2．5H 式中,T为移动延续时间,d;H为最大层间距, m㊂由此可知,10-1煤层开采后的9-3煤层移动延续时间分别为:T10-9=2．5ˑ29．72=75(d)10-1煤层开采后的8-3煤层移动延续时间分别为:T10-8=2．5ˑ82．98=207(d)按照经验公式2,上下煤层的开采时间间隔为:经验公式2:T=0．08k+3(月)式中,k为采动影响倍数㊂由此可见,时间间隔应至少在4个月以上㊂为安全起见,两者取其大,10-1煤层开采后9-3开采时间间隔应不小于4个月,8-3煤层开采间隔时间应不小于7个月㊂6㊀结㊀论(1)9-3煤层位于下部10-1煤层开采的围岩准平衡带负载层及中断裂亚带内,为准上行开采区间,制定合理的技术措施,可以进行上行开采㊂8-3煤层位于10-1煤层覆岩平衡带以上,可正常进行上行开采㊂(2)9-3煤层应至少在10-1煤层开采4个月后㊁8-3煤层应至少在10-1煤层开采7个月后待覆岩运动稳定后再进行准备工作㊂(3)8-3,9-3煤层顶底板均存在应力集中现象,从避免巷道受到集中应力影响角度分析,8-3,9-3煤层区段巷道应向10-1煤层采空区方向错动,避开10-1煤层实体煤区域和区段煤柱区域,将其布置在10-1煤层采空区上方㊂[参考文献][1]张京超,续文峰．复杂地质条件近距离煤层上行开采技术研究与实践[J].煤矿开采,2014,19(5):33-35．[2]刘天泉．用垮落法上行开采的可能性[J].煤炭学报,1981, 1(2):18-28.[3]安丰存,高㊀琳,孙海民．浅埋厚煤层开采导水裂隙带发育高度判断方法[J].煤炭技术,2015,34(12):107-109. 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[6]蒋金泉,孙春江,尹增德,等．深井高应力难采煤层上行卸压开采的研究与实践[J].煤炭学报,2004,29(1):1-6.(下转99页)03总第135期煤㊀矿㊀开㊀采2017年第2期出从零开始逐步增加的趋势,当工作面推进9d 时3个测点浓度最大,此时1号测点距离工作面约90m,2号测点距离工作面约110m,3号测点距离工作面约130m,3个测点的CO 值均达到70ˑ10-6以上,意味着自燃带里面的遗煤出现了低温氧化的现象,煤的温度开始增加,这时该区域的浮煤或许已经临近自燃的温度㊂5 结束语(1)针对浅埋煤层群开采隐蔽火源位置难以识别的特点,采用新研发的煤矿火灾多参数监测系统可大范围㊁高效率㊁24h 实时监测高温火源点位置,为煤层群开采自然发火提供先进的监测手段㊂(2)为避免煤层群开采自然发火应该防止煤层间及地表漏风,以免引起大面积高温区域,一旦有CO 等指标气体异常情况,应该采用煤矿火灾多参数监测系统,利用分布式光纤测温及井下就地束管监测原理,锁定高温火源点,实现高温火源点的有效治理㊂[参考文献][1]张辛亥,李㊀昊,等.补连塔煤矿上覆采空区大面积火区综合治理技术研究[J].煤炭工程,2014,46(2):52-54．[2]张辛亥,席㊀光,陈晓坤,等.近距离煤层群开采自燃危险域划分及自燃预测[J].煤炭学报,2005,30(6):733-736．[3]韩春晓.高瓦斯煤层群煤柱综采工作面立体抽采技术研究与实践[J].煤矿开采,2015,20(4):118-119,129．[4]马㊀曙,杨明涛,李晓华,等.高瓦斯自燃煤层采空区瓦斯抽采及防灭火技术实践[J].煤矿开采,2012,17(1):83-85．[5]王长元,王正辉,岳超平.易燃高瓦斯综放面煤层自燃综合防治技术[J].矿业安全与环保,2007,34(5):56-58．[6]邵㊀昊,蒋曙光,王兰云,等.尾巷对采空区煤自燃影响的数值模拟研究[J].采矿与安全工程学报,2011,28(1):45-50．[7]周瑜苍,郭㊀璋,李朝辉.特厚易自燃煤层综放工作面自燃三带划分及防灭火技术[J].煤矿开采,2016,21(1):105-107．[8]徐圣集.冯家塔矿易自燃煤层采空区火区火源探测研究[J].煤矿开采,2016,17(3):93-95．[责任编辑:李㊀青]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接30页)[7]马立强,汪理全,张东升,等．近距离煤层群上行开采可行性研究与工程应用[J].湖南科技大学学报(自然科学版),2007,22(4):1-5.[8]尹增德．采动覆岩破坏特征及应用研究[D].泰安:山东科技大学,2007.[9]冯国瑞,任亚峰,王鲜霞,等．白家庄煤矿垮落法残采区上行开采相似模拟实验研究[J].煤炭学报,2011,36(4):544-550.[10]汪理全．上行开采技术[M].北京:煤炭工业出版社,1995.[责任编辑:周景林]ʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏʏ(上接50页)形情况,与原支护时相比,砂岩与砂质泥岩混合段和砂质泥岩段围岩顶底板和两帮移近量分别降低了86．4%和90．1%,78．5%和89．9%,从而定量地说明新支护设计方案的合理性和科学性㊂(2)根据-800m 水平南翼轨道上山的变形破坏特征,分析得出其主要影响因素包括围岩性质㊁围岩地应力㊁采动影响和施工设计,针对各种影响因素,可采用 对症下药 的方式,对深部软岩巷道进行维护与治理㊂(3)鹤煤三矿-800m 水平南翼轨道上山属于深部软岩巷道,巷道断面大且穿越不同岩性岩层,地质条件相对复杂,因此整体上表现出与一般软岩巷道不同的变形破坏特征,研究成果可为相似地质条件下巷道维护与治理提供参考㊂[参考文献][1]余荣春．深部软岩回采巷道支护方案分析[J]．煤炭技术,2015,34(7):88-89．[2]王云平,赵德深,郭东亮．采动作用下孔隙水压力对深埋软岩巷道稳定性的影响[J]．煤矿安全,2016,47(2):200-203．[3]李㊀宁,刘乃飞,张承客,等．复杂地质中城门洞型隧洞围岩稳定性快速分析与设计方法[J]．岩石力学与工程学报,2015,34(7):1435-1443．[4]齐㊀干,李占金,唐强达,等．深部大断面软岩巷道变形力学机制及耦合支护设计[J]．采矿与安全工程学报,2009,26(4):455-459．[5]李为腾,王㊀琦,李术才,等．深部顶板夹煤层巷道围岩变形破坏机制及控制[J]．煤炭学报,2014,39(1):47-56．[6]王㊀超,伍永平,赵自豪,等．深部软岩巷道变形破坏监测分析[J]．煤炭科学技术,2010,38(11):45-47．[7]杨利平,张凤杰．深部软岩巷道支护围岩结构的变化规律研究[J]．煤炭技术,2014,32(6):19-22．[8]陈晓祥,勾攀峰,范增哲,等．深井高应力高突区域回采巷道变形特征及控制[J]．采矿与安全工程学报,2013,30(3):363-368．[9]李国良,朱永全．乌鞘岭隧道高地应力软弱围岩大变形控制技术[J]．铁道工程学报,2008(3):54-59．[10]谢广祥,常聚才,张永将．谢一矿深部软岩巷道位移破坏特征研究[J]．煤炭科学技术,2009,37(12):5-8．[11]孟庆江,刘喜忠,李国锋．兴安矿深部软岩巷道底鼓控制对策[J]．煤矿开采,2008,13(4):63-65．[责任编辑:于健浩]99邢㊀震:近距离煤层群开采上覆煤层自燃危险区域探测技术2017年第2期。
极薄煤层工作面综采工艺研究与实践
极薄煤层工作面综采工艺研究与实践摘要：煤炭是一种不可再生资源，提高难采煤炭资源的回收率就成为煤炭企业可持续发展的有效途径之一。
因此，储量可观的薄煤层越来越受到煤矿企业的重视，开滦集团也进行薄煤机械化综采的尝试，并取得了一些成果。
文章以河北某矿为例，论述了探索薄煤综采新途径。
关键词：薄煤层；综采工艺；研究与实践极薄煤层一直以来都是煤炭开采的禁区和难点。
由于极薄煤层开采空间极其狭小,工人劳动强度大,工作条件差,设备配套困难且对煤层厚度、倾角变化以及断层等地质构造的适应能力差，投入产出比高，效率低，经济效益差，因此很多煤矿放弃了极薄煤层的开采，使得极薄煤层机械化开采技术发展缓慢，导致了很多呆滞压煤无法开采。
极薄煤层综采技术是解决煤炭企业极薄煤层开采实现综采机械化的有效途径。
河北某矿结合矿区极薄煤层的赋存特点，与有关单位共同研制与其地质条件相适应的综合机械化采煤配套设备，实现国内薄煤开采综合机械化的新突破，从而达到提高单产和效率，减轻工人劳动强度，做到薄厚煤层合理配采，实现安全生产，取得更好的经济效益和社会效益的目的，特别是对高瓦斯矿井加快解放层开采速度，保证矿井正常衔接以及安全生产具有更加广泛的经济效益和社会效益。
1 工作面简介地面位置：地面位于丘陵地带，地面标高最大+183m，最小+148 m。
井下位置及四邻采掘情况：本工作面南至112上89工作面切眼，北至28区运煤上山保护煤柱，西至H=3.0 m断层，东至H=20 m断层。
瓦斯绝对涌出量为0.23/min。
煤尘爆炸指数为24.26％，属强爆炸煤尘，要切实做好综合防尘工作，煤层无自然发火倾向性。
本煤层属三类不易自然煤层。
据巷道实际揭露资料分析，工作面构造较为简单。
工作面揭露断层8条，落差0.6～20.0 m，均为正断层，其中H=3.0 m断层位于运料巷上帮，H=20.0 m断层位于溜子道下帮，对工作面回采影响不大。
本工作面煤层厚度最大0.95 m，最小0.6 m，平均0.83 m；煤层厚度较稳定，结构简单，煤质良好。
近距离煤层群上行开采可行性研究与工程应用
中图分类号 ￣ Ｄ３５ Ｔ ２
文献标识码 ： Ａ
文章编号 ：６ ２ ９ ０ （０７ ０ — ０ １ ０ １７ － １２ ２０ ）４ ０ ０ — ５
传统理 论认 为上下煤层 之间 的层 间距 和下位煤层
平 衡状 态 ，引起 岩体 应力 重新分 布 、 当重新 分 布后 的
应力 超过岩 （ ） 限强度 时 ， 煤 极 必然 引起 上覆 岩 （ ） 煤 层 的横 向及纵 向变 形与 破坏 ． 上覆 岩 （ ） 的横 向及 纵 煤 层
时间延 长 ，此采 动裂 隙会重新 闭合压 实 、 纵 向剪 切 而
内关 于煤层 间或煤层 群间能 否采用上 行式开采 的各种
变形则表现为煤 （ ） 岩 层发 生 台 阶错 动 ， 坏 煤 层 结 破 构， 这是 影 响上 行 开采 的根 本 障 碍 ． 制 煤 （ ） 纵 控 岩 层
向 台阶错动 ， 就是 采场 围 岩力系 平衡 问题 ． 因此 ， 研究 层 间岩 性及 其形 成平衡 岩层 结构 的条 件 ， 是研 究 上行 开采 机理 的基 本方法 之一 ．
１２ 围岩平衡机 理 －
判别方法， 基本都围绕层间距和下位煤层采厚进行． 即通 过对 已成功 的上行 开采实例进行研究 ， 获取不同开采条
件下 和 的临界 值【 因此 ， 研究仅 局限于需要上行 开采 的上位煤层 的下伏岩层 ， 而没有对 上位煤层的覆岩
状况与上行开采的关系进行研究． 本文先对上行开采的 其主要影响 因素进行系统 的分析 ， 现行 的上行开采 并对
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第２ ２卷第 ４期 湖 南科技大 学学报（ 自然科学版 ） ． ２０ ０ ７年 ｌ 月 Ｊｕｎｌ ｆ ｕ ａ ｎ ｅｓｙｏ Ｓ ｉ ｃ ２ ｏ ｒ ｎｎ Ｕ ｉ ｒｔ ｆ ｃ ｎｅ＆Ｔ ｃ ｎ ｌ ｙＮ ｔ ａ Ｓ ｉ ｃ ｄｉ ） ａｏ Ｈ ｖ ｉ ｅ ｅｈｏ ｇ （ ａ ｒｌ ｃ ｎｅ Ｅ ｉ ｎ ｏ ｕ ｅ ｔ ｏ
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造应力影响 ，煤层顶板 压力 较大 ，岩石容 易破碎 。但 煤层
赋 存 较 稳 定 ，煤 层 走 向 ７ ０～１０ ，倾 角 ７～１。 ３。 ２ ，一 般 ８ 。 。 已， 层 厚 度 １３—１７ 煤 ． ． ｍ，平 均 厚 １５ ． ｍ，伪 顶 不 发 育 ，直
收稿 日期 ：２ ０ ０ ０ ０９— ６— ２
煤
炭
工
程
２１ ０ ０年第 ３期
＿
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ｉ薯 。 蔓 ｉ ｉ ¨ ¨
近距离薄爝幕上行并 采宾戳
张 丽 荣 ，刘 先 玉
（ 顶 山 工 业 职业 技 术 学 院 ，河 南 平 顶 山 平 ４ ７０ ） ６０ １
Байду номын сангаас
摘
要 ：平顶 山煤 业集 团四 矿属 多煤层 开 采矿 井 ，其 中已。 、已． 煤 层 的部 分 区域 间距仅
岩 性 描 述
均 位 于 已 ｌ ｌ— ３ ４ ６ ７ ２０ ０和 已ｌ＿ — ３ ８ 作 面 采 空 区上 方 ， － ６ ｌ ２０ ０工 ７
如图 １ 示 。 所
２ ｌ Ｏ
４
灰色沙质泥岩 ，夹细砂岩 条带 ，上部夹有煤线
ｌ ５ 瓣 ｌ ５ 已煤 ５
７ １ ７
２ 上 行开 采技 术 可行性 分 析
２ １ 上行 开采 与 围岩 平衡 问题 ．
煤
炭
工
程
已， ３ ６ ５—２ｏ ０工作 面机 巷 布置 在 已 一２ ０ ０采 空 区 ３８
上方 ，距 已
一 ３８ ２ ００工作面风巷 ２ ｍ。该 巷采用 工字钢 ０
架 棚 支 护 ，棚 距 ６ ０ ｍ。从 掘进 到 回 采 ，巷 道 变 形 量 不 大 ， ０ｍ 压 力 显 现 不 明 显 ，仅 在 工 作 面 超 前 支 承 压 力 的 影 响 下 才 出 现 变 形 ，顶 底 板 最 大 变 形 速 度 ６３ ｍ ｄ 两 帮 移 近 速 度 ．ｍ ／ ， ３ ２ ｍ ｄ 工 作 面 风 巷 里 段 ３ ０ 布 置 在 已 ．ｍ ／ 。 ４ｍ 一２ ００采 ３４
２１
１２ 工作 面地 质条件 及煤层赋 存 情况 ．
该 工 作 面 为 简 单 向 斜 构 造 ，在 向 斜 东 翼 施 工 机 巷 时 揭 露 落 差 小 于 ２ 的 断层 ４条 ，在 向斜 轴 和 断层 附 近 ，均 受 构 ｍ
灰色碳 质泥岩 ，雨水膨胀
灰色沙质泥岩 ， 含菱铁矿 结核和植物化 石
为 ４—１ｍ。 由于 已 ５ 煤 层 薄 ，开 采效率低 ，先 开采 已
厚 煤层 后 ，使 已 薄 煤层 资源丢 失 。为
多回收煤 炭资 源 ，减 少损失 ，特对 已 薄煤层进 行 上行 开采 实践 ，经过 已 一２ ０ ０工 作 面试验 ， ３６
取得 了较好 的 经济效益 。该矿 上行 开采 的成 功为 类似条件 下的开采提 供 了实践 经验 。
ｌ 工 作 面 概 况
１ １ 工 作 面位 置 ．
已。 ３６ 一２００工作 面位 于二 水 平 已三 采 区 ，西 至 采 区边 界 ，东 与 采 区 轨道 、胶 带 、 回 风 下 山 相 通 ，相 邻 的 南 、北
层 ，厚 度 ３５～４２ ． ． ｍ，直 接 顶 为 灰 色 砂 质 泥 岩 ，含 菱 铁 矿 结 核 和植 物 化 石 ，顶 板 较 破 碎 、 随 采 随 落 ，厚 度 ４—１ｍ； ２ 底 板 为 砂 质 泥 岩 ，已 已 。 层 间距 ６—１ ｍ，煤 层 顶 、 煤 ４
嚣 １、１ 已煤已煤 ６ ７
图 ２ 已。 层 顶 底 板 综 合柱 状 图 煤
作 者 简 介 ：张 丽 荣 （ ９９一） １５ ，女 ， 山东 济 南 人 ，平 顶 山工 业 职 业 技 术 学 院 副 教 授 ，主要 研 究 方 向 ：机 械 工 程 。
２１ ０ ０年 第 ３期
已 煤层均 未开 采。该工 作 面走 向长度 １２ ｍ，倾 斜 长度 ２０
１０ ７ ｍ，地 面 标 高 ＋ ４ ～ ＋ ５ ｍ， 回 采 标 高 一 ３ ～ ３０ ４０ ４３
一
底板综合柱状详见图 ２所示 。
层厚／ ｍ 岽厚／ ｍ 柱状
３５ ３５
４７ ６ ｍ，开 采 垂 深 ８ ０ ５ ｍ。工 作 面 里 段 上 部 、外 段 下部 ２ ｍ ０
ｌ 主立 井 ；２ 副立 井 ；３ 回 风 立井 ；４ 井 底煤 仓 ； 一 一 一 一 ５ 上 仓 带 式输 送 机巷 ；６ 分 区煤 仓 ；７ 轨 道 大巷 ； 一 一 一 ８ 一 回 风 大巷 、９
煤
效率低 ，先开采 已。 厚煤 层后 ，使 已 薄 煤层 资源丢 失。 为多 回收煤炭 资源 ，减少损失 ，特对 已。 薄煤层进行上行开
关键词 ：上行 开采 ；薄煤 层 ；全部 垮 落法 中图分类 号 ：Ｔ ８ １ Ｄ ２ 文献 标识码 ：Ｂ 文章编 号 ：１７ — ９ ９ ２ １ ） ３０ ４ －２ ６ １ ０ ５ （０ ０ ０ －０ ６０
上行 开采 是 煤 矿 特 殊 开 采 方 法 之 一 ， 叮 分 为 远 距 离 上 行 开 采 和 近距 离 上 行 开 采 。远 距 离 上 行 开 采 层 间 距 一 般 大 于 ２ ｍ，在 国 内外 都 有 应 用 ，开 采 经 验 及 理 论 相 对 比较 成 ０ 熟 ；而对 近 距 离 上 行 开 采 研 究 的较 少 ，传 统 的 开 采 理 论 认 为 近距 离 煤 层 不 宜 进 行 上 行 开 采 ，尤 其 是 煤 层 间 距 较 小 、 上煤 层 薄 的情 况 下 采 用 综 合 机 械 化 采 煤 的 情 况 更 不 多 见 。 平 顶 山煤 业 集 团 四矿 属 多 煤 层 开 采 矿 井 ，其 中 已 已 ． 煤 层 的部 分 区 域 间 距 仅 为 ４～１ ｍ。 由 于 已 ５ 煤 层 薄 ，开 采
采实践。
图 １ 煤 层 群 开 拓 布 置 图
接顶为灰 色层状砂质 泥岩 ，夹 一薄层 细砂岩 ，上部 夹有煤
线 ，厚 度 ３～８ ｍ；底 板 为 深 灰 色 炭 质 泥 岩 ，含 植 物 化 石 ， 遇水 极 易 膨 胀 ，属 松 软 底 板 ，厚 度 ２ 左 右 。 下 伏 已 ｍ 煤