采空區下極近距離煤層開采的問題與對策的探討

朱云龍

摘 要：對于極近距離煤層，上下煤層間開采的相互影響較大。受上部煤層開采的影響，下層煤層頂板將受到不同程度的破壞，使頂板結構發生變化。工作面礦山壓力顯現特征、支架與頂板控制關系，回采巷道支護方式、回采工藝和安全技術措施均具有特殊性。特別是對下層煤采用長壁式采煤法的條件下，下層煤受上層煤開采影響，工作面和巷道頂板產生破壞，極易冒頂、漏頂。當與上層采空區溝通時，造成工作面漏風，嚴重影響礦井的安全生產。

關鍵詞：近距離;采空區;煤層開采;探討

對采空區下極近距離煤層開采的端面冒頂、工作面片幫、采空區的積水及其積聚的瓦斯提出了相應的處理措施，從而為工程實踐提供一個參考。

一、概述

對近距離煤層礦區的開采，工程技術人員進行了不同的嘗試，如蘇海圖礦用窄機身采煤機和單體液壓支柱配合11型鋼梁支護留煤皮假頂開采方法;淮南礦已務局的謝二礦用近距離煤層聯合開采;近距離煤層各層由同一工作面回采，近距離煤層放頂煤回收上層煤。聯合開采主要用于上下煤層間距比較大的情況。當上層煤開采對底板破壞造成的裂隙貫穿底板巖層時，下煤層開采工作面就會面臨上煤層開采后的影響。而由同一工作面用放頂煤來回收上煤層的方法，存在大量的矸石處理問題，同時上下煤層間的距離的大小將影響開采方法的選擇。這就使得研究適合采空區下極近距離煤層開采方法極有必要。

二、近距離采空區下煤層開采端面冒頂的問題及對策

端面冒頂的原因：頂板破碎，煤層節理發育，支架工作狀態不良使煤壁片幫，實際空頂距離大，支架在前移時，初撐力小，接頂不嚴，造成頂板離層是造成冒頂事故的主要原因。通過對冒頂原因的分析，采取相應的措施如下：（1）選擇合適的綜采支架及合理的三機配套，選用0.6m小循環（截深）的設計。（2）控制合理的空頂距，提高端面幫頂的穩定性。（3）采取合理的回采工藝，機組割煤過后及時帶壓擦頂移架，及時打開支架伸縮梁及護幫板。（4）對頂板層、節理發育，難以控制的頂板可采取留頂煤的方法控制頂板。（5）加固煤幫、頂煤等措施，對松軟的煤壁采用注馬麗散的方法加固煤幫。

三、近距離采空區下回采片幫問題及對策

煤壁產生片幫的機理：煤層平行于工作面的節理、裂隙較發育。工作面機采高度大，護幫板打開不及時，支架初撐力偏低，采煤機牽引速度與滾筒轉速不相適應，采煤機對前方的煤壁產生較大的擠壓作用力，周期來壓造成煤壁壓力增大，這些因素極易誘發片幫。針對片幫原因，采取相應的措施如下：（1）確定合理的采高，采高過大易造成片幫冒頂事故。（2）對工作面頂板活動規律進行監測，對周期來壓采取相應措施。（3）加強檢修，保證支架良好的工作狀態。（4）采煤機割煤時必須割平頂板，并保證支架擦頂帶壓移架，充分接頂。（5）加固煤幫，對松軟的煤壁采用注馬麗散的方法加固煤幫。煤壁片幫和端面冒頂在綜采工作面是相互作用的，冒頂會進一步使片幫惡化，而片幫又能使冒頂擴大化，所以在近距離煤層采空區下開采時更要注意，防止此類事故發生。

四、由于上層煤開采造成底板裂隙對下煤層開采的影響

當裂隙延至下煤層時，采空區下的積水將會沿裂隙滲透到下煤層，對下煤層起到軟化作用。如果下煤層為硬煤層時，滲透的水有利于下煤層落煤;如果下煤層為軟煤時，滲透的水卻會造成煤層進一步的軟化，不利于下煤層的開采，

1.下煤層端面冒頂的問題及對策。冒頂主要有3種形式即：輕微冒落，滑坡式冒頂和大冒高形態，端面冒頂的原因：頂煤破碎是超前支承壓力、頂板回轉和支架反復支撐共同作用的結果，煤層一般經過完整區、破碎發展區、裂隙發育區和垮落破碎區4個階段。頂煤破碎、層節理的發育和頂煤在煤壁上方就已進入垮落破碎區，這是引起端面冒頂的內在因素。支架在前移和支架初撐力較小時，造成頂煤離層，使冒頂向更高更大范圍發展。支撐壓力和頂板回轉的作用會使上位頂煤中周期性地出現拉斷破壞區，在此斷面上與放頂煤中的剪切滑移區相溝通是大范圍冒頂的主要原因。通過對冒頂原因的分析，宜采取相應的措施，如：（1）選擇合適的綜采支架。（2）控制合理的空頂距，提高端面頂煤的穩定性，可以縮小端面空頂距。（3）加固煤幫、頂煤等措施。為改善支架工況必須首先消除和減小頂梁上端的浮煤。

2.下煤層的片幫問題及對策。煤壁產生片幫的機理：煤層平行于工作面的節理裂隙較發育，工作面機采高度大，而支架又無護幫裝置，支架初撐力偏低且采用降載移架使煤壁承受較大壓力;采煤工藝的影響，如采煤機牽引速度與滾筒轉速不相適應，采煤機對前方的煤壁產生較大的擠壓作用力，這些因素極易誘發片幫。煤壁片幫的主要形式：一是倒墻式片幫，煤壁上下部片幫深度相等，主要是平行于煤壁的節理及采動影響和支承壓力共同作用的結果。二是滑落式片幫，煤壁上部沿斜面滑下在端面處形成較大的空頂面積，主要是因降壓移架時煤壁承受壓力增大引發.（1）確定合理的底層采高，采高過大，必然造成煤壁的高度增大。（2）對綜采面頂板的活動規律進行監測。（3）采煤機割煤時盡量割平頂板并及時清理支架頂梁上的浮煤。（4）保持支架良好的工作狀態。（5）在工作面頂板破碎較嚴重的地段，采用錨桿固化上方的頂煤，以提高頂煤的完整性。

3.采空區中積聚的瓦斯問題及其對策。采空區中積聚的瓦斯及其下煤層開采在采空區積聚的瓦斯，會造成火災隱患。應根據煤的自然發火期的時間及其自燃性來確定相應的措施，宜采取的措施如下：（1）封堵漏風通道。（2）預防性黃泥灌漿。漿液進入采空區，漿體沉淀后在采空區形成斷絕漏風的隔離帶，同時增加了浮煤的水分，可降低煤體的溫度，抑制煤體氧化的繼續發展。（3）加快回采速度，使氧化帶在最短時間內轉化為窒息帶。

結束語

總之，采空區底部極密煤層開采是可能的，但針對不同的問題必須采取相應的措施。通過研究、理論計算、數值模擬和物理模擬，可以確定上煤層的破壞深度。端面崩落主要通過選擇支架型式和控制空頂距來實現。控制面板是首先確定合理的底采高度。頂煤破碎工作面宜采用錨桿養護。為防止采空區水的隱患，可采用超前鉆孔排水法。消除采空區瓦斯積聚主要通過通風、注漿和防止煤自燃來實現。

參考文獻

[1]王崗.復雜難采煤層的開采.2017.

[2]劉曉華.淺談采空區下極近距離煤層開采的問題與對策.2017.