采空区下极近距离煤层开采的问题与对策的探讨

朱云龙

摘 要：对于极近距离煤层，上下煤层间开采的相互影响较大。受上部煤层开采的影响，下层煤层顶板将受到不同程度的破坏，使顶板结构发生变化。工作面矿山压力显现特征、支架与顶板控制关系，回采巷道支护方式、回采工艺和安全技术措施均具有特殊性。特别是对下层煤采用长壁式采煤法的条件下，下层煤受上层煤开采影响，工作面和巷道顶板产生破坏，极易冒顶、漏顶。当与上层采空区沟通时，造成工作面漏风，严重影响矿井的安全生产。

关键词：近距离;采空区;煤层开采;探讨

对采空区下极近距离煤层开采的端面冒顶、工作面片帮、采空区的积水及其积聚的瓦斯提出了相应的处理措施，从而为工程实践提供一个参考。

一、概述

对近距离煤层矿区的开采，工程技术人员进行了不同的尝试，如苏海图矿用窄机身采煤机和单体液压支柱配合11型钢梁支护留煤皮假顶开采方法;淮南矿已务局的谢二矿用近距离煤层联合开采;近距离煤层各层由同一工作面回采，近距离煤层放顶煤回收上层煤。联合开采主要用于上下煤层间距比较大的情况。当上层煤开采对底板破坏造成的裂隙贯穿底板岩层时，下煤层开采工作面就会面临上煤层开采后的影响。而由同一工作面用放顶煤来回收上煤层的方法，存在大量的矸石处理问题，同时上下煤层间的距离的大小将影响开采方法的选择。这就使得研究适合采空区下极近距离煤层开采方法极有必要。

二、近距离采空区下煤层开采端面冒顶的问题及对策

端面冒顶的原因：顶板破碎，煤层节理发育，支架工作状态不良使煤壁片帮，实际空顶距离大，支架在前移时，初撑力小，接顶不严，造成顶板离层是造成冒顶事故的主要原因。通过对冒顶原因的分析，采取相应的措施如下：（1）选择合适的综采支架及合理的三机配套，选用0.6m小循环（截深）的设计。（2）控制合理的空顶距，提高端面帮顶的稳定性。（3）采取合理的回采工艺，机组割煤过后及时带压擦顶移架，及时打开支架伸缩梁及护帮板。（4）对顶板层、节理发育，难以控制的顶板可采取留顶煤的方法控制顶板。（5）加固煤帮、顶煤等措施，对松软的煤壁采用注马丽散的方法加固煤帮。

三、近距离采空区下回采片帮问题及对策

煤壁产生片帮的机理：煤层平行于工作面的节理、裂隙较发育。工作面机采高度大，护帮板打开不及时，支架初撑力偏低，采煤机牵引速度与滚筒转速不相适应，采煤机对前方的煤壁产生较大的挤压作用力，周期来压造成煤壁压力增大，这些因素极易诱发片帮。针对片帮原因，采取相应的措施如下：（1）确定合理的采高，采高过大易造成片帮冒顶事故。（2）对工作面顶板活动规律进行监测，对周期来压采取相应措施。（3）加强检修，保证支架良好的工作状态。（4）采煤机割煤时必须割平顶板，并保证支架擦顶带压移架，充分接顶。（5）加固煤帮，对松软的煤壁采用注马丽散的方法加固煤帮。煤壁片帮和端面冒顶在综采工作面是相互作用的，冒顶会进一步使片帮恶化，而片帮又能使冒顶扩大化，所以在近距离煤层采空区下开采时更要注意，防止此类事故发生。

四、由于上层煤开采造成底板裂隙对下煤层开采的影响

当裂隙延至下煤层时，采空区下的积水将会沿裂隙滲透到下煤层，对下煤层起到软化作用。如果下煤层为硬煤层时，渗透的水有利于下煤层落煤;如果下煤层为软煤时，渗透的水却会造成煤层进一步的软化，不利于下煤层的开采，

1.下煤层端面冒顶的问题及对策。冒顶主要有3种形式即：轻微冒落，滑坡式冒顶和大冒高形态，端面冒顶的原因：顶煤破碎是超前支承压力、顶板回转和支架反复支撑共同作用的结果，煤层一般经过完整区、破碎发展区、裂隙发育区和垮落破碎区4个阶段。顶煤破碎、层节理的发育和顶煤在煤壁上方就已进入垮落破碎区，这是引起端面冒顶的内在因素。支架在前移和支架初撑力较小时，造成顶煤离层，使冒顶向更高更大范围发展。支撑压力和顶板回转的作用会使上位顶煤中周期性地出现拉断破坏区，在此断面上与放顶煤中的剪切滑移区相沟通是大范围冒顶的主要原因。通过对冒顶原因的分析，宜采取相应的措施，如：（1）选择合适的综采支架。（2）控制合理的空顶距，提高端面顶煤的稳定性，可以缩小端面空顶距。（3）加固煤帮、顶煤等措施。为改善支架工况必须首先消除和减小顶梁上端的浮煤。

2.下煤层的片帮问题及对策。煤壁产生片帮的机理：煤层平行于工作面的节理裂隙较发育，工作面机采高度大，而支架又无护帮装置，支架初撑力偏低且采用降载移架使煤壁承受较大压力;采煤工艺的影响，如采煤机牵引速度与滚筒转速不相适应，采煤机对前方的煤壁产生较大的挤压作用力，这些因素极易诱发片帮。煤壁片帮的主要形式：一是倒墙式片帮，煤壁上下部片帮深度相等，主要是平行于煤壁的节理及采动影响和支承压力共同作用的结果。二是滑落式片帮，煤壁上部沿斜面滑下在端面处形成较大的空顶面积，主要是因降压移架时煤壁承受压力增大引发.（1）确定合理的底层采高，采高过大，必然造成煤壁的高度增大。（2）对综采面顶板的活动规律进行监测。（3）采煤机割煤时尽量割平顶板并及时清理支架顶梁上的浮煤。（4）保持支架良好的工作状态。（5）在工作面顶板破碎较严重的地段，采用锚杆固化上方的顶煤，以提高顶煤的完整性。

3.采空区中积聚的瓦斯问题及其对策。采空区中积聚的瓦斯及其下煤层开采在采空区积聚的瓦斯，会造成火灾隐患。应根据煤的自然发火期的时间及其自燃性来确定相应的措施，宜采取的措施如下：（1）封堵漏风通道。（2）预防性黄泥灌浆。浆液进入采空区，浆体沉淀后在采空区形成断绝漏风的隔离带，同时增加了浮煤的水分，可降低煤体的温度，抑制煤体氧化的继续发展。（3）加快回采速度，使氧化带在最短时间内转化为窒息带。

结束语

总之，采空区底部极密煤层开采是可能的，但针对不同的问题必须采取相应的措施。通过研究、理论计算、数值模拟和物理模拟，可以确定上煤层的破坏深度。端面崩落主要通过选择支架型式和控制空顶距来实现。控制面板是首先确定合理的底采高度。顶煤破碎工作面宜采用锚杆养护。为防止采空区水的隐患，可采用超前钻孔排水法。消除采空区瓦斯积聚主要通过通风、注浆和防止煤自燃来实现。

参考文献

[1]王岗.复杂难采煤层的开采.2017.

[2]刘晓华.浅谈采空区下极近距离煤层开采的问题与对策.2017.