近距离煤层下行开采下煤层回采巷道布置方式研究

2023-01-05苏克军

黑龙江科学 2022年10期

苏克军

(七台河市桃山区应急管理局，黑龙江七台河 154600)

我国煤矿开采的主要对象为近距离煤层，开采顺序以下行式开采为主。不同煤层之间的间距很近，因此下部煤层的矿压会受上部煤层的影响而发生变化，尤其是应力集中等因素影响极为显著。如何进行回采巷道的科学规划在一定程度上决定了后续回采过程能否有效进行巷道支护。巷道支护也会影响上部煤层的应力传递，若下部煤层中存在巷道布置不科学问题，会导致巷道出现大幅变形，维护难度增加，使得煤矿开采安全性无法得到有效保障，对矿井的正常接替造成不利影响。

1 研究意义

近距离煤层是我国煤矿开采的主要对象，但大部分矿区都存在开采难题，使得煤矿开采工作的安全性受到了一定的影响，阻碍了煤矿的高效生产。针对近距离煤层开采进行研究，分析了近距离煤层回采巷道布置方式，探讨如何在近距离煤层开采过程中选择适宜的巷道布置方案及相应的支护技术，为实际工程中巷道布置技术的优化及支护手段的选择提供支持，对于提升我国近距离煤层开采的安全性具有积极作用。

2 近距离煤层

可采煤层中不同层次之间距离较短的煤层被称为近距离煤层。因为不同煤层之间缺乏足够的间距，在上层开展作业时会对下层巷道产生影响，对于近距离煤层而言，上层的底部也可以视为下层的顶板，在对上煤层进行作业时，周边的岩石往往会被损坏，导致下煤层的顶板遭到破坏。在上煤层煤柱中，应力与外界的不同作用力会凝聚在一起，而不同煤层的间距较短，这些应力会向下转移，导致下煤层发生显著形变。一旦出现这种状况，下煤矿开采的危险性会显著提升，工作人员的人身安全会受到严重威胁。应针对近距离煤层回采巷道进行研究，进一步提升巷道布置的科学性。

3 近距离煤层下行开采研究现状

针对近距离煤层下行开采的研究，大部分集中探讨如何通过科学的巷道布置来减少上煤层的应力可能产生的破坏。通过下行式开采，上煤层煤柱产生的集中应力会传至底板处，引发下煤层应力环境及顶板结构的改变。研究人员在对实测资料进行分析与整理之后，发现了巷道和煤柱边缘之间的距离和上部煤层间垂距的经验关系，对底板巷道和上煤层之间的垂直距离进行分析，探究了巷道和上煤层之间的水平距离。通过数值分析法、解析法等数学方法，可分析近距离煤层开采过程中不同煤层之间的相互作用及应力分布形式，为下煤层巷道布置方式的改良提供帮助。部分学者采取相似理论及光弹性力学模拟实验等手段，探讨了平煤集团八矿井田内不同煤层在相同的条件下的应力分布规律，明确了在同时进行不同煤层的开采时，煤层中的应力分布规律、集中程度与其产生的影响，取得的模拟结果对于明确煤层开采规律、提升回采巷道布置科学性具有积极作用。

4 回采巷道布置方式

随着煤矿开采技术的发展，巷道布置形式也逐渐多元化，根据煤矿开采需求，主要有以下几种巷道布置形式。

4.1 内错式回采巷道布置

内错式回采巷道布置通过分析各种煤层中的支护参数来进行巷道布置，该方法能够有效减少下煤层回采巷道受应力的影响，在此基础上实现掘进工作速度与质量的进一步提升，还可确保采煤作业人员的安全。但采取这一巷道布置形式会导致煤柱宽度进一步提升，对煤层的稳定性造成负面影响。

4.2 重叠式回采巷道布置

采用重叠式方法进行回采巷道布置，能够令不同煤层之间的煤柱保持一致状态，有助于降低开采阶段的煤炭损耗，提升出煤率和企业经济效益。但在实际施工中，这种巷道布置手段难以得到有效落实，会导致下煤层开采受到一定的限制。采取重叠式布置方法，要定期维护，这会产生高额的维护费用，降低企业经济效益。

4.3 外错式回采巷道布置

采用外错式方法进行巷道布置，能够降低煤柱宽度，进一步增强煤层的稳定性，延长回采工作面，提高煤炭开采的整体效率。在采取外错式方法进行巷道布置时，下煤层会受到来自于上煤层的应力影响，导致巷道维护工作难度上升，无法取得良好的维护效果。

5 内错式布置回采巷道具体位置的确定

近距离煤层回采巷道布置方法各有利弊，而内错式手段具有较高的效益，因此，对巷道布置具体位置的确定进行了分析。为了防止矿山压力对煤矿开采造成严重的负面影响，要了解该压力的具体规律及产生原因。若煤层底板位置保持在相同的水平截面，那么与煤柱之间的距离越短，应力的均衡性就越低，反之，与煤柱之间的距离越远，其应力大小就能够保持相对均衡。诸多实验发现，若回采巷道的位置没有受到较高的应力影响，且与煤柱之间的距离较远，就能够保持一定的稳定性，降低维护难度。在规划巷道位置时，巷道位置应在尽可能减小应力的情况下保持其均衡性。由于煤柱受到的应力会对巷道支护结构产生影响，因此在实际计算过程中，应力变化率越低，分布的稳定性越高，应通过公式计算来确定最稳定的位置，将其和应力变化程度较小的位置相结合，明确如何进行回采巷道的布置。