近距离采空区下回采巷道位置研究

王万亮

(七台河市不动产登记中心，黑龙江 七台河 154600)

1 近距离采空区下回采巷道上、下煤层顶底板工程存在的问题

在前期下层煤巷道掘进过程中，由于上层煤的开采对底板扰动造成了间隔层裂隙，巷道掘进后多次出现冒顶漏顶事故，巷道变形量显著，多次维护仍不能满足工业性回采的需要，维护难度相当大、成本较高，导致对下层煤的开采未能成功。

未开采成功的原因：

(1)下层煤层顶板即为上层煤层底板，其厚度较小，总厚度平均为1.7 m，并且分布极不均匀，厚度最小处仅为0.15 m，这对下层煤巷道掘进时采取何种支护方式、对顶板的科学有效控制造成困难。

(2)上层煤层开采时预留有宽度为1.5 m的煤柱，在开采后由于应力的重新分布，煤柱下方易出现应力集中，对下层煤顶板及煤层出现大于原岩应力的应力分布，这对下层煤层掘进时巷道位置的选择产生较大影响，一旦顶板破碎会导致较大变形甚至冒顶事故。

(3)下层煤层顶板强度低，且经过上层煤采动时的扰动，极易出现扰动裂隙。因此，下层煤开采时的采场顶板控制成为必须面临的问题。

2 下层煤采准巷道布置方式的确定

在上层煤开采过程中，曾预留有1.5 m的隔离煤柱，按照现有的矿压理论，煤柱下方一定范围内的底板必然会出现应力集中，上层煤采空区底板的较大范围内则可能有一定的应力释放。下层煤采准巷道的合理位置确定对于掘进过程中适当的支护方式、在巷道试用期内有效控制巷道冒漏顶现象起到关键的作用。

2.1 上下煤层采准巷道相对位置的种类

按照几何关系，上下两层煤层相近位置工作面的布置方式大体有以下四种，即内错式、外错式、平错式及重叠式，如图1，上下层煤顶底板柱状图所示。

图1 上下层煤顶底板柱状图Fig.1 Histogram of upper and lower coal roof and floor

(1)图中，4.8 m细砂岩的岩性描述：厚层状，均匀层理。斜交层面裂隙较发育，充填黄铁矿，含丰富植物根部化石。(2)图中，3.5 m砂质泥岩的岩性描述：灰黑色，页理厚约0.1～0.2 mm，较发育，可剥成薄片，炭质分布均匀，较硬，局部有黄铁核。(3)图中，3.24 m9号煤岩性描述：黑色，粉末状，质地较软。(4)图中，2.0 m砂质泥岩的岩性描述：黑色，层状，均匀层理发育。斜交层面裂隙较发育，充填黄铁矿，含丰富植物根部化石。有滑面，强度一般较低。(5)图中，2.0 m10号煤的岩性描述：煤层稳定结构简单，煤层倾向东，倾角为7°左右。煤层厚度为1.3 m～2.8 m，由南部到北部逐渐变厚。(6)图中，2.2 m砂质泥岩的岩性描述：灰色，厚层状。石英为主，暗色矿物次之。钙泥质孔隙状胶结，具粉砂质条带，波状层理。充填钙质，半坚硬，过渡接触。(7)图中，5.0 m细砂岩的岩性描述：中粒砂岩：灰白-白色，在区内由北向南颗粒变细，Ⅷ线以南渐被粉砂岩代替，以本层砂岩底界作为界线。

2.2 下层煤采准巷道布置方式的选择

按照煤矿具体情况，首先确定利用原有上层煤开拓巷道对下层煤进行联合开采，鉴于下层煤开采存在的问题，巷道位置的选择标准必须符合以下几个条件：

第一，采准巷道布置首先要本着保护煤矿煤炭资源的角度，尽可能提高煤炭资源回收率。第二，采准巷道位置布置必须尽可能避开上层留设煤柱的应力集中区。第三，采区各工作面采准巷道的布置方式尽可能选择一致。第四，采准巷道的布置必须有利于利用原有上层煤开拓巷道的衔接。

基于以上四项要求的具体内容，按照煤矿上层煤开拓巷道的布置方式和下层煤层层位关系，初步确定下层煤采准巷道运输巷和回风巷的布置方式采用平错式布置，开切眼的布置应该采用内错式，这样不但可以将巷道布置在上层煤的煤柱应力集中区以外，还能保证最大的煤炭资源回收率，达到对原有开拓巷道的有效利用。

3 结语

通过对之前未开采成功进行分析，发现存在几个问题：对顶板的科学有效控制造成困难；对下层煤层掘进时巷道位置的选择产生较大影响，一旦顶板破碎会导致较大变形甚至冒顶事故；对近距离煤层下层煤开采时矿压显现特点和规律的掌握，可以针对具体情况采取相应措施，实现下层煤的安全开采。下层煤采准巷道的合理位置确定对于掘进过程中确定合理的支护方式、在巷道试用期内有效控制巷道冒漏顶现象起到关键的作用。针对下层煤开采存在的问题，巷道位置的选择标准必须符合以下条件：采准巷道布置首先要本着保护煤矿煤炭资源的角度，尽可能提高煤炭资源回收率；采准巷道位置布置必须尽可能避开上层留设煤柱的应力集中区；采区各工作面采准巷道的布置方式尽量选择一致；采准巷道的布置必须有利于利用原有上层煤开拓巷道的衔接。基于以上要求，初步确定下层煤采准巷道运输巷和回风巷的布置方式采用平错式布置，开切眼的布置采用内错式，保证最大的煤炭资源回收率和对原有开拓巷道的有效利用。