近距離煤層下行開采下煤層回采巷道布置方式研究

蘇克軍

(七臺河市桃山區(qū)應急管理局，黑龍江 七臺河 154600)

我國煤礦開采的主要對象為近距離煤層，開采順序以下行式開采為主。不同煤層之間的間距很近，因此下部煤層的礦壓會受上部煤層的影響而發(fā)生變化，尤其是應力集中等因素影響極為顯著。如何進行回采巷道的科學規(guī)劃在一定程度上決定了后續(xù)回采過程能否有效進行巷道支護。巷道支護也會影響上部煤層的應力傳遞，若下部煤層中存在巷道布置不科學問題，會導致巷道出現(xiàn)大幅變形，維護難度增加，使得煤礦開采安全性無法得到有效保障，對礦井的正常接替造成不利影響。

1 研究意義

近距離煤層是我國煤礦開采的主要對象，但大部分礦區(qū)都存在開采難題，使得煤礦開采工作的安全性受到了一定的影響，阻礙了煤礦的高效生產(chǎn)。針對近距離煤層開采進行研究，分析了近距離煤層回采巷道布置方式，探討如何在近距離煤層開采過程中選擇適宜的巷道布置方案及相應的支護技術(shù)，為實際工程中巷道布置技術(shù)的優(yōu)化及支護手段的選擇提供支持，對于提升我國近距離煤層開采的安全性具有積極作用。

2 近距離煤層

可采煤層中不同層次之間距離較短的煤層被稱為近距離煤層。因為不同煤層之間缺乏足夠的間距，在上層開展作業(yè)時會對下層巷道產(chǎn)生影響，對于近距離煤層而言，上層的底部也可以視為下層的頂板，在對上煤層進行作業(yè)時，周邊的巖石往往會被損壞，導致下煤層的頂板遭到破壞。在上煤層煤柱中，應力與外界的不同作用力會凝聚在一起，而不同煤層的間距較短，這些應力會向下轉(zhuǎn)移，導致下煤層發(fā)生顯著形變。一旦出現(xiàn)這種狀況，下煤礦開采的危險性會顯著提升，工作人員的人身安全會受到嚴重威脅。應針對近距離煤層回采巷道進行研究，進一步提升巷道布置的科學性。

3 近距離煤層下行開采研究現(xiàn)狀

針對近距離煤層下行開采的研究，大部分集中探討如何通過科學的巷道布置來減少上煤層的應力可能產(chǎn)生的破壞。通過下行式開采，上煤層煤柱產(chǎn)生的集中應力會傳至底板處，引發(fā)下煤層應力環(huán)境及頂板結(jié)構(gòu)的改變。研究人員在對實測資料進行分析與整理之后，發(fā)現(xiàn)了巷道和煤柱邊緣之間的距離和上部煤層間垂距的經(jīng)驗關(guān)系，對底板巷道和上煤層之間的垂直距離進行分析，探究了巷道和上煤層之間的水平距離。通過數(shù)值分析法、解析法等數(shù)學方法，可分析近距離煤層開采過程中不同煤層之間的相互作用及應力分布形式，為下煤層巷道布置方式的改良提供幫助。部分學者采取相似理論及光彈性力學模擬實驗等手段，探討了平煤集團八礦井田內(nèi)不同煤層在相同的條件下的應力分布規(guī)律，明確了在同時進行不同煤層的開采時，煤層中的應力分布規(guī)律、集中程度與其產(chǎn)生的影響，取得的模擬結(jié)果對于明確煤層開采規(guī)律、提升回采巷道布置科學性具有積極作用。

4 回采巷道布置方式

隨著煤礦開采技術(shù)的發(fā)展，巷道布置形式也逐漸多元化，根據(jù)煤礦開采需求，主要有以下幾種巷道布置形式。

4.1 內(nèi)錯式回采巷道布置

內(nèi)錯式回采巷道布置通過分析各種煤層中的支護參數(shù)來進行巷道布置，該方法能夠有效減少下煤層回采巷道受應力的影響，在此基礎(chǔ)上實現(xiàn)掘進工作速度與質(zhì)量的進一步提升，還可確保采煤作業(yè)人員的安全。但采取這一巷道布置形式會導致煤柱寬度進一步提升，對煤層的穩(wěn)定性造成負面影響。

4.2 重疊式回采巷道布置

采用重疊式方法進行回采巷道布置，能夠令不同煤層之間的煤柱保持一致狀態(tài)，有助于降低開采階段的煤炭損耗，提升出煤率和企業(yè)經(jīng)濟效益。但在實際施工中，這種巷道布置手段難以得到有效落實，會導致下煤層開采受到一定的限制。采取重疊式布置方法，要定期維護，這會產(chǎn)生高額的維護費用，降低企業(yè)經(jīng)濟效益。

4.3 外錯式回采巷道布置

采用外錯式方法進行巷道布置，能夠降低煤柱寬度，進一步增強煤層的穩(wěn)定性，延長回采工作面，提高煤炭開采的整體效率。在采取外錯式方法進行巷道布置時，下煤層會受到來自于上煤層的應力影響，導致巷道維護工作難度上升，無法取得良好的維護效果。

5 內(nèi)錯式布置回采巷道具體位置的確定

近距離煤層回采巷道布置方法各有利弊，而內(nèi)錯式手段具有較高的效益，因此，對巷道布置具體位置的確定進行了分析。為了防止礦山壓力對煤礦開采造成嚴重的負面影響，要了解該壓力的具體規(guī)律及產(chǎn)生原因。若煤層底板位置保持在相同的水平截面，那么與煤柱之間的距離越短，應力的均衡性就越低，反之，與煤柱之間的距離越遠，其應力大小就能夠保持相對均衡。諸多實驗發(fā)現(xiàn)，若回采巷道的位置沒有受到較高的應力影響，且與煤柱之間的距離較遠，就能夠保持一定的穩(wěn)定性，降低維護難度。在規(guī)劃巷道位置時，巷道位置應在盡可能減小應力的情況下保持其均衡性。由于煤柱受到的應力會對巷道支護結(jié)構(gòu)產(chǎn)生影響，因此在實際計算過程中，應力變化率越低，分布的穩(wěn)定性越高，應通過公式計算來確定最穩(wěn)定的位置，將其和應力變化程度較小的位置相結(jié)合，明確如何進行回采巷道的布置。

6 結(jié)語

作為一種具有特殊性質(zhì)的煤層賦存形式，近距離煤層中的不同煤層之間影響較大，尤其是在進行上煤層回采之后近距離煤層的穩(wěn)定性會受到一定的破壞，導致下煤層開采工作的安全性大幅降低。應采用數(shù)值模擬等方法分析如何進行下煤層回采巷道布置，提高巷道布設(shè)的科學性，確保開采人員的人身安全，為煤礦綜合效益的增長奠定基礎(chǔ)。