近距離煤層開采覆巖運動規律與控制

（晉能控股煤業集團有限公司 山西 037001）

在現階段的煤礦開采中普遍面臨著眾多的問題，這些問題主要是在開采過程中操作不當造成的，而在開采近距離煤層分層時，可以有效的發現殘留的煤柱，這通常會對下層的煤層產生更大的應力集中，但是這種情況的存在也有很多不好的地方，尤其是會導致下層工作覆巖結構發生一定的改變，同時礦壓覆巖運動的規律也會因此而發生一定程度的變化。而這些變化的存在便給下層的采煤工作制造了更多的難題，尤其是對采煤工作面的順槽布置提出了較高的要求，而通過實際的應用和研究調查發現對上覆巖層壓力變化進行研究時，也會對下層煤層的開采安全造成一定的影響，所以為了更好的進行近距離煤層開采覆巖運動，需要對其規律和控制進行一定的研究。

1.近距離煤層開采覆巖結構分析

對于覆巖結構而言，有其復雜的一面也有其簡單的一面，但是無論是復雜還是簡單的地方都需要認真的對待，及時的根據地質情況對近距離的煤層開采工作進行規范，為煤礦開采工作奠定良好的基礎，當然也能為近距離煤層開采覆巖運動規律與控制工作奠定良好的基礎。而要想更好的進行煤層開采工作，就需要先對近距離煤層開采覆巖結構進行分析，并根據近距離煤層開采覆巖結構對上下巖層進行開采，而通過一定的研究發現近距離煤層開采覆巖結構分析主要可以概括為直接頂和基本頂的相關分析、對關鍵層的相關判別、上煤底板與下煤頂板破壞程度分析等幾個方面，下面主要是對這幾個方面的具體分析。

(1)直接頂和基本頂的相關分析

頂層主要可以分為直接頂和基本頂兩個部分，但是這兩個部分都是同等重要的。因為可以通過關鍵層理論的三帶判別法對冒落帶的高度進行確定，并根據柱形，來對煤層頂進行計算判定，而在對直接頂進行計算判定時發現直接頂的細砂巖大約為1.75m高，而基本頂在其上方的5.15m都為粘土層、粉砂巖還有細砂巖的復合頂板，但是基本頂的上方7.21m處為粉砂巖。在對基本頂和直接頂的巖層情況進行分析之后，要根據具體要求進行煤層的開采，以此來更好的保證煤層開采的安全性，也保證煤礦的可持續使用性。

(2)對關鍵層的相關判別

關鍵層是離層區上面較大的一個層，根據關鍵層的相關理論，分析發現不同的煤其關鍵層有所差別，對于6煤而言，其基本頂的粉砂巖為第一關鍵的層，占據厚度大約為7.21m；但是對于5煤來說，其基本頂的第一關鍵層雖然也是粉砂巖，但是這一粉砂巖占據10.9m的厚度。而5煤和6煤之間的巖層帶來的載荷則全部由6煤基本頂來承擔，并且6煤開采后就會造成一定的垮落，尤其是開采上方冒落的巖層，更加會對下方的巖層施加一定的載荷壓力，給煤層的開采工作帶來更大的難題。所以對于關鍵層的判別過程5煤基本頂的載荷為基本頂自身、細砂巖、粉砂巖還有6煤層開采后的冒落巖層。并且通過這一判定可以使得開采人員更加清楚的了解各煤層的狀況，然后根據實際情況做出煤層開采的策略，減少意外情況的發生，提高開采成功指數，進而為國家煤層開采人員開采工作奠定更加良好的基礎，也為今后的工作做出更加清楚的指導。

(3)上煤底板與下煤頂板破壞程度分析

煤層開采過程中無論是上煤底板還是下煤頂板，都需要對其破壞程度進行分析，只有在做出詳細的分析后，才能更好的進行煤層開采。首選是對上煤底板破壞程度的分析，6煤開采后，造成底板巖層剪切或者拉伸破壞，破壞的程度不同，對5煤的影響就不同，當然越深影響越大，因此對6煤的破壞深度進行分析是十分必要的一項工作。其次是下煤頂板的破壞程度分析，下煤頂板的破壞程度與上煤的破壞程度有著密切的關系，因為上煤的破壞關系著5煤和6煤的開采，5煤開采厚度帶入一定的公式便可以得出實際的破壞深度，為煤層的開采提供依據。

2.淺埋深近距離覆巖運動規律探討

煤層開采工作是現階段十分流行的一項工作，其不僅關系到國家的經濟進步，還在很多方面影響著人們的生活水平，而要想更好的對現階段的煤層進行開采，就需要詳細的掌握各個煤層近距離覆巖的運動規律，并根據具體的規律進行煤礦的開采，甚至還可以在一定程度上促進煤礦開采的效率，而通過對現階段近距離煤層開采工作的深入探討和研究發現，淺埋深近距離覆巖運動規律探討主要包括：煤層開采后的覆巖運動情況、煤層開采過程中煤層開采厚度分析兩個主要的方面，下面主要針對煤層開采的過程和可能存在的問題對這幾個方面進行了詳細的分析。

(1)煤層開采后的覆巖運動情況

煤層的開采工作在實際的進行過程中會存在多個方面的狀態，這一狀態的存在會在一定程度上給煤礦開采工作造成一定程度的影響，而通過對煤層開采覆巖運動的情況分析發現，煤礦開采覆巖運動不僅包括離層區，還包括著緩慢下沉區、隨動下沉區、破碎充填層，還有實體的煤層，這幾個層根據其實際情況分層排列，并且還可以根據這一情況進行煤層開采覆巖運動示意圖的繪制，重要的是，在實際的工作中，開采人員還可以借助此圖對煤層開采進行分析，做好前期工作，保證開采前的頂板賦存狀態，為更好的進行煤層開采工作奠定基礎。

圖1 煤層開采覆巖運動示意圖

(2)煤層開采過程中煤層開采厚度分析

通過對煤層開采運動示意圖的觀察可以發現，在進行煤層開采過程中，煤層的開采厚度存在一定的差異，但是對其平均值進行計算發現大概為2.10m，而在這一厚度中最為明顯的便是上覆頂板，上覆頂板是細砂巖與砂質泥巖，其中所占厚度較大的是砂質泥巖，大約能占12.77m，其次是細砂巖，所占厚度大約為12.00m，根據砂質巖的膨脹系數可以了解到在進行煤層開采時，要合理的考慮到上覆巖垮落填充采空區所需要的巖層高度，并要考慮到砂質巖抗壓強度，因為砂質巖抗壓程度較小，所以在使用的時候要隨用隨采，當然在對煤層進行完全填充時，也會因為填充部分碎漲系數而形成的破碎填層，由此可見在煤層開采過程中對煤層開采厚度進行分析是多么重要的一項任務。

3.覆巖運動數值的模擬分析

覆巖的運動數值包括很多個方面，其中比較重要的是巖層的物理力學參數、結構面的物理參數，這兩個參數值關系到覆巖運動的模擬方案的制定，模擬方案需要根據各個巖層的邊界設置一定的預測線，然后根據一定的物理參數制定模擬方案后對實際煤層開采過程中圍巖的變形和應力狀況進行一定的記錄，然后對這些記錄進行分析，進而得到最為精準的數據監測數值，為今后煤層開采工作提供更加方便的開采力度，為國家的經濟發展奠定良好的基礎。

圖2 測線應力集中系數的對比分析圖

4.總結

綜上所述，在目前的煤礦開采中，無論是上層的煤層還是下層的煤層都需要對煤間距問題進行一定的考慮，還要注意近距離煤層開采覆巖運動的規律和控制方法。其中對于下層煤層開采而言，要及時的考慮到煤層間距較近的問題，因為煤層間距較近的問題，如果考慮不當，便會很容易導致上下兩個煤層之間的巖層出現破斷垮落的現象，進而影響開采工作的繼續進行，嚴重的上煤層的空區上方還會因為相對穩定的情況對其造成二次垮落，進而導致巖層的裂隙不斷的向上發育，造成更大的難度。但是在對煤層開采過程中的位移變化規律進行研究時可發現，兩個煤層之間的位移變化有一個相同的特點，那便是都是在中部的位移變化較大，而兩邊的位移變化規律較小，甚至呈現由“V”型轉變為“U”型的情況。