任欣　袁仕松　彭首清

摘 要：针对多次采动影响下近距离煤层群开采回采巷道围岩控制的问题，通过理论分析近距离煤层群开采条件下下部煤层回采巷道应布置于上部开采煤层实体煤侧下方的原岩应力区或采空区侧下方的卸压区中。上部煤体开采后，在回采空间周围煤体上产生集中应力，该应力向底板深部传递，使底板岩层在一定范围内重新分布应力，在上部22201工作面采空区侧距22201工作面煤壁11.7m处为应力集中区和卸压区边界，下部煤层开掘回采巷道应在大于11.7m处的回采巷道处于卸压区。

关键词：采动影响;近距离;煤层群;巷道布置;理论分析

0 引言

对于煤层群开采，随着煤层间距离减小，上下煤层间开采的相互影响会逐渐增大，特别是当煤层间距很近时，下部煤层开采前顶板的完整程度已受上部煤层开采损伤影响，其上又为上部煤层开采垮落的矸石，且上部煤层开采后残留的区段煤柱及一侧采空的煤体在底板形成的集中应力，导致下部煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化。从而使下部煤层开采与单一煤层开采相比出现了许多新的矿山压力现象。而回采巷道的矿山压力显现尤其明显，由于应力传递规律特殊，矿压显现的时空关系复杂，造成巷道围岩变形量大，支护困难，特别是当回采巷道布置与各煤层开采的时空关系不合理时，这种现象尤其严重。因此，研究近距离煤层群下部煤层回采巷道布置及围岩控制技术，对于近距离煤层群的安全高效开采具有重要意义。

1 工程概况

某煤矿井田走向长22km，倾斜宽4.5～8km，面积约135km2。全井田地质储量2252.28Mt，工业储量2013.72Mt，可采储量1275.74Mt。设计生产能力3.0Mt/a，后经过技术改造生产能力提升为5.0Mt/a。矿井以两个水平开拓全井田，一水平开拓山西组2、3、4、5号煤，水平标高+400m，二水平开拓太原组6、8、9、10号煤。矿井目前生产水平为+400m水平。矿井北翼2、3+4、5号煤层属于近距离煤层群，24208工作面为北二采区第八个沿煤层倾向布置的长壁式回采工作面。其东面至北轨大巷;西面为开拓区;南面为正在回采的24207工作面;上方为2号煤层开采区，22201工作面为首采工作面。

2 近距离回采巷道合理位置理论分析

2.1 下煤层回采巷道布置原则

煤层开采后，在回采空间周围的煤体上造成应力集中，理论分析可知该应力向底板深部传播引起底板岩层应力重新分布，在底板岩层水平方向形成原岩应力区、应力集中区、卸压区和应力恢复区，在煤层开采边缘附近由于剪切滑移破坏致使底板岩层在垂直方向一定范围内应力降低，形成剪切滑移破碎区域，应力集中区域和破碎区域中布置的巷道均不利于巷道围岩的稳定。因此，近距离煤层下行开采中，下部煤层合理的回采巷道位置主要取决于巷道与开采空间的相对位置关系，即下部煤层回采巷道距上部采动煤层的合理垂直距离及相应的距煤层开采边界的水平距离。

在近距离煤层下行开采中，为了保证下部煤层回采巷道围岩的稳定，巷道应避开上部煤层开采在底板岩层引起的应力集中区域和破碎区，将巷道布置于上部煤层开采稳定后的原岩应力区或卸压区中，以使巷道处于比较好的维护环境下。

2.2 下煤层回采巷道合理位置分析

以某煤矿为例分析近距离煤层群下部煤层回采巷道合理位置，根据下部煤层回采巷道布置原则，下部煤层回采巷道应布置于上部开采煤层实体煤侧下方的原岩应力区或采空区侧下方的卸压区中。上部煤体开采后，在回采空间周围煤体上产生集中应力，该应力向底板深部传递，使底板岩层在一定范围内重新分布应力。底板岩层内集中应力分布成扩展状态，数值等于自重应力值的等值线与煤体边缘垂线的夹角称为影响角θ，θ一般为30o～40o，为了安全起见，将θ设置为40o，则3+4号煤层应力集中区和卸压区边界如图1所示。

根据该煤矿的实际情况，3+4号煤层与22201工作面垂直间距z=14m，则：

考虑到安全因素取两种计算方法的较大值作为应力集中区与卸压区的边界，即在22201工作面采空区侧距22201工作面煤壁11.7m处为应力集中区和卸压区边界，开掘在大于11.7m处的回采巷道处于卸压区。

3 现场工程应用

该煤矿新24208胶带巷位置的确定要综合考虑上部22201回采工作面采动引起底板岩层应力环境的变化和本煤层24208工作面开采引起的侧向支承压力对24208回风巷（原胶带巷）的影响。在上部22201工作面動压的影响下，24208回风巷（原胶带巷）原锚杆支护没能形成有效的承载结构以控制围岩的稳定性，致使巷道围岩经采动后变得十分破碎，已不宜再次承受24208回采工作面剧烈的动压影响，另考虑到工作面长度因素，只能将新24208胶带巷布置于22201工作面实体煤侧下方3+4号煤层中的原岩应力区域中，从而减小24208回风巷（原胶带巷）再次承受剧烈的采动影响。

综上分析，24208回风巷（原胶带巷）和新24208胶带巷之间区段煤柱的宽度应大于24208工作面侧向支承压力范围和巷道应力影响范围之和，以避免应力彼此叠加，保证巷道围岩稳定性。因此，区段煤柱的宽度应大于44.5m，取为45m，新24208胶带巷上下空间层位关系如图2所示。在该位置新24208胶带巷距22201工作面开采边缘的水平距离为62m，处于22201工作面开采后在底板岩层形成的原岩应力区域，符合巷道布置要求。

参考文献

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[2]武忠，李日官.近距离煤层回采巷道布置研究[J].煤矿开采，2002，7（4），14-15，18.

[3]林崇德，陆士良，史元伟.煤巷软弱顶板锚杆支护作用的研究[J].煤炭学报，2000，25（5）：482-485.

[4]唐永志，葛沐曦，黄开忠.近距离煤层联合开采技术与实践[J].煤矿开采，2002（z2）：6-8，11.

第一作者简介：任欣（1997.05-）男，贵州省仁怀市人，贵州六盘水师范学院矿业与土木工程学院采矿工程专业本科生

基金项目：国家级大学生创新创业训练计划项目（201810977012）