王家沟煤矿极近距离煤层同采工作面回采巷道合理错距的确定

吴雪飞

（1.太原理工大学 矿业工程学院,太原 030024；2.山西焦煤西山煤电托管联盛工作组技术中心，山西 柳林 033300）

王家沟煤矿极近距离煤层同采工作面回采巷道合理错距的确定

吴雪飞1，2

（1.太原理工大学 矿业工程学院,太原 030024；2.山西焦煤西山煤电托管联盛工作组技术中心，山西 柳林 033300）

通过理论分析，结合王家沟煤矿4103和5103同采工作面顺槽出现的变形状况，提出了合理的错距；通过采动影响和工程类比分析，提出405和506顺槽、406和507顺槽之间净煤柱宽度的方案，采用数值模拟方法，对各方案进行比较，确定了煤柱的宽度。结果表明：合理错距保持在40 m～60 m范围内时，有利于上、下工作面采场及巷道的维护；4103和5103工作面采用內错式布置，506和405顺槽之间净煤柱宽度为15 m。

极近距离煤层；同采；合理错距；压力控制

1 采煤工作面概况

山西柳林王家沟煤矿一水平采用4号、5号煤层上下联合布置方式，5103工作面位于4103工作面下方，两层煤之间的层间距较小，只有2.0 m左右。根据邻近同采工作面的回采情况，受到地质构造及生产的影响，5号工作面滞后4号工作面距离的不同，造成工作面切眼及两顺槽超前段不同程度的损坏变形，巷道底鼓严重，影响矿井的安全生产和经济效益。

从安全生产、经济效益、改善巷道围岩应力、减少高应力作用时间及工作面液压支架有效支护等方面综合考虑，需要对王家沟煤矿4103工作面和5103工作面同采合理距离进行确定，同时，对4103工作面与5103工作面之间的走向水平错距进行设计。

2 同采工作面合理错距的确定

合理的同采工作面水平错距可用以下公式计算：

式中：Xmin为上、下煤层工作面的最小错距，m；M为煤层间距，m；δ为岩层移动角，取55°；b为上煤层工作面的最大控顶距离，m；L为考虑上煤层工作面岩石塌实及下煤层工作面推进速度不均衡的安全距离，一般取20 m～25 m。

根据该矿生产地质条件，M取1 m～2 m，b=5.3 m，经计算，Xmin=26 m～31.7 m。即两工作面的错距不应小于26 m～31.7 m。那么现场回采过程中应保持工作面的合理错距必须大于32 m，但是邻近工作面实际回采过程中发现同采错距为35 m左右，5号工作面回风顺槽的底鼓严重，对生产造成非常不利的影响，但该顺槽两帮和顶板维护情况较好，不需要进行加强支护。

由于影响的因素很多，特别是上煤层开采后在其底板岩层中造成应力重新分布，对下煤层的开采有着十分重要的影响作用。因此，合理的工作面错距不应仅仅考虑开采过程中上、下两个工作面对煤层稳定性的相互影响，而且要充分考虑开采过程中上、下两个工作面围岩应力状态的变化及其相互之间的空间、时间关系。

经邻近工作面现场监测，上、下两工作面的水平错距在60 m～70 m左右。考虑一定的安全性，5103工作面超前支承压力的影响及上下工作面生产接续情况，将两工作面的合理错距保持在40 m～60 m范围内，有利于上、下工作面的采场及巷道的维护。因此，加快5103工作面的推进速度，减少高应力对巷道的作用时间。在此过程中，加强矿压监测。

3 走向水平错距的设计

4103综采面位于一采区南翼西侧，东面、南面均为矿界，西面为4102和5102采空区（4102和5102工作面联合开采），北面为采区回风下山，工作面向北推进。其正下方为5103综采工作面，平均层间距约1.5 m。5103工作面的顺槽分别为506和507顺槽，其中506顺槽已经掘进，507顺槽距矿界20 m布置，但未掘进，工作面长215 m。4103工作面的顺槽分别为405和406顺槽。

因4103与5103综采面联合开采，层间距较小，4103工作面顺槽只能内错5103工作面顺槽一定距离布置。为了更多的回收资源，需要合理确定405和406顺槽的位置。工作面位置关系见图1。

图1 回采工作面位置关系

4 布置方案的提出

4.1 采动影响分析

因采掘时间不一，406顺槽受507顺槽掘进和本工作面超前采动的影响，405顺槽只受本工作面超前采动影响。

507顺槽受4103综采面采动及本工作面超前采动影响。因506顺槽已经掘成，与505顺槽之间煤柱为25 m，506顺槽不仅受4102及5102综采面的采动影响，还受405顺槽掘进、4103综采面采动及本工作面超前采动的影响。

4.2 工程类比分析

4101高档面与5101综采面联合开采的成功经验，可用来指导4103综采面顺槽的布置。4101高档面的顺槽分别为401和402顺槽。5101综采面的顺槽分别为502和503顺槽。504与503顺槽之间净煤柱宽度为25 m，作为5101综采面的专用回风巷。503与402顺槽平距为20 m，502与401顺槽平距为30 m。根据观测，在4101高档面与5101综采面正常联合开采过程中，以上回采巷道变形均较小，均能满足生产要求。

4.3 方案的提出

根据以上分析及4号和5号煤的采高、顶底板岩性等地质条件，结合以往沿空掘巷的成功经验，对405与506顺槽之间的煤柱宽度A、406与507顺槽之间的煤柱宽度B分别提出几种方案，如表1所示。

表1 顺槽布置方案

5 方案的确定

采用数值模拟对各方案进行比较。为便于计算，各顺槽尺寸设为4.0 m×2.5 m，且只模拟4号煤开采对顺槽的影响。由于405和406顺槽相对506和 507顺槽所受的采动影响小，因此将506和507顺槽的变形量作为比较指标。数值模拟具体结果见图2、图3和表2。

图2 507顺槽受4103采动影响后应力分布及巷道变形图

图3 506顺槽受上区段联合开采和4103回采影响后应力分布及巷道变形图

表2 各方案表面位移

从图2及表2可以看出，507与406顺槽之间净煤柱宽度为0 m、3 m和5 m时，巷道变形量与净煤柱宽度为8 m时相比均相差较大，且净煤柱宽度为8 m时，巷道变形量较小。因此，确定507与406顺槽之间净煤柱宽度为8 m。

从图3及表2可以看出，506顺槽在受到上区段联合开采及4103回采影响后，净煤柱宽度为15 m和20 m时的巷道变形量远小于净煤柱宽度为5 m和10 m时，而净煤柱宽度为15 m与20 m时的巷道变形量相差较小。因此，为了尽可能多地回收资源，最终确定，506与405顺槽之间净煤柱宽度为15 m。

6 结论

王家沟煤矿4103和5103工作面同采合理距离保持在40 m～60 m范围内，有利于上、下工作面的采场及巷道的维护，在回采过程中还应对上下巷道进行变形及移近量观察记录，来及时修正错距；4103和5103工作面采用内错式布置，506与405顺槽之间净煤柱宽度为15 m。

[1]张百胜,杨双锁,康立勋,等.极近距离煤层回采巷道合理位置确定方法探讨[J].岩石力学与工程学报,2008(1):97-101.

[2] 付金强.石圪节煤矿近距离煤层联合开采工作面合理错距研究[J].煤炭工程,2011(12):12-14.

[3]康继忠,吴雪飞.兑镇煤矿31102工作面顺槽底鼓原因分析及控制[J].山西煤炭,2013,32(9):66-67.

[4] 严国超,胡耀青,宋选民,等.极近距离薄煤层群联合开采常规错距理论与物理模拟[J].岩石力学与工程学报,2009,28(3):591-597.

[5]魏平,张建兵,王成武,等.木城涧煤矿2、3槽煤层联合开采设计及其影响研究[J].矿业安全与环保,2013,40(5):12-15.

[6] 弓培林,胡耀青,赵阳升,等.带压开采底板变形破坏规律的三维相似模拟研究[J].岩石力学与工程学报,2005(23):4396-4402.

[7]钱鸣高,刘听成.矿山压力及其控制[M].北京:煤炭工业出版社,1984.

（编辑：李森森）

Determination of Reasonable Malposition of Roadway of Simultaneous Mining in Ultra-close Distance Coal Seam in Wangjiagou Mine

WU Xuefei1,2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;
(2.Technology Center of Liansheng Hosting Working Group,Xishan Coal&Electricity Group,Shanxi Coking Coal Group,Liulin 033300,China)

By theoretical analysis,a reasonable malposition was proposed for the deformation in the gateways of No.4103 and No.5103 simultaneous working faces.On the analysis of mining influence and engineering analogy,pillar widths between gateway 405 and 506,and between gateway 406 and 507 were proposed.Through numerical simulation,the different plans were compared to determine the pillar width. The results showthat the reasonable malposition should be kept in the range from 40 to 90 meters,which could be beneficial to the maintenance of mining fields and roadways of upper and lower working faces. When inboard layout is adopted in the 4105 and 5103 working face,the pillar width between 506 and 405 gatewaycould be 15 meters.

ultra-closedistancecoalseam;simultaneousmining;reasonablemalposition;stresscontrol

TD823.81

A

1672-5050（2016）04-031-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.08.009

2015-12-30

吴雪飞(1986-)，男，山西吕梁人，在读工程硕士，工程师，从事煤矿安全生产管理工作。