賈瑞榮

（霍州煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司 回坡底礦，山西 霍州 041600）

多煤層聯(lián)合開采很重要[1]，尤其下位煤層回采巷道的布置很關(guān)鍵。從多年的研究和實(shí)踐可知，煤層群上位煤層的開采易在回采空間周圍的煤柱上造成應(yīng)力集中現(xiàn)象[2]，還會(huì)向巖層深部及周邊傳遞，導(dǎo)致下位煤層巷道的變形較大、成為較大隱患，所以下位煤層巷道的合理布置就顯得尤為重要。本文以回坡底礦下位煤層11號(hào)煤11-101工作面回采巷道布置為例，分析回采巷道按內(nèi)錯(cuò)、外錯(cuò)、重疊布置時(shí)的頂?shù)装寮皟蓭蛧鷰r變形情況[3]為提高煤炭資源采出率、降低巷道維護(hù)成本、實(shí)現(xiàn)礦井安全高效生產(chǎn)提供有力保障。

1 煤層概況

11號(hào)煤層厚3.2～3.4 m、平均3.3 m，煤層穩(wěn)定，含1～2層不穩(wěn)定夾矸；上層煤10號(hào)煤層厚2.5～2.7 m，含1～2層不穩(wěn)定夾矸；10號(hào)煤和11號(hào)煤層間距7.3～8.2 m；11號(hào)煤直接底為白砂巖、灰白色，致密、質(zhì)脆，含黃鐵礦及植物化石，厚0.5 m，普氏硬度6～10；煤層底板泥巖厚3.9～4.4 m、灰黑色，致密、質(zhì)脆，含黃鐵礦及植物化石，普氏硬度4～6；煤層頂板泥巖厚2.6～3.0 m、灰黑色，含少量黃鐵礦薄膜、植物化石碎屑，平均厚度2.8 m，普氏硬度4～6，含厚0.4 m左右的煤線；老頂為粉砂巖，平均厚度5.0 m、灰白色，致密、質(zhì)脆，含黃鐵礦及植物化石碎屑夾薄泥巖，普氏硬度6～10。

2 巷道布置方式的分析

1）內(nèi)錯(cuò)布置：內(nèi)錯(cuò)布置圖，見圖1。內(nèi)錯(cuò)式布置是下分層工作面巷道位于上分層工作面采空區(qū)內(nèi)。10號(hào)煤和11號(hào)煤層間距7.3～8.2 m，屬于極近距離煤層。這種內(nèi)錯(cuò)式巷道布置，回坡底礦根據(jù)多年的實(shí)踐：上分層10號(hào)煤工作面之間留設(shè)的煤柱為30 m，屬于穩(wěn)定煤柱；下分層11號(hào)煤工作面正副巷與上層工作面正副巷內(nèi)錯(cuò)10 m進(jìn)行布置。這種布置方式使下分層回采巷道正好處于上分層采空區(qū)的下方，處于卸壓區(qū)或應(yīng)力恢復(fù)區(qū)。其優(yōu)點(diǎn)是巷道承受壓力小，礦壓顯現(xiàn)不明顯[4]，易于維護(hù)，缺點(diǎn)是當(dāng)煤層距離太近時(shí)，有可能造成頂板破碎，以及上工作面采空區(qū)水或有毒氣體進(jìn)入下工作面，這是其一。如果內(nèi)錯(cuò)10 m，下分層相鄰工作面之間留設(shè)的煤柱達(dá)到50 m，煤柱浪費(fèi)較為嚴(yán)重，回采率低，這是其二。最終沒用這種布置方式。

圖1 內(nèi)錯(cuò)布置圖

2）外錯(cuò)布置：外錯(cuò)布置圖，見圖2。外錯(cuò)式布置是下部煤層回采巷道布置在上部煤層的煤柱下。這種布置雖能減小煤炭損失、提高回采率，避免了內(nèi)錯(cuò)布置的缺點(diǎn)，但巷道圍巖處于上煤層留設(shè)煤柱的支承壓力區(qū)，應(yīng)力較大，易使煤柱側(cè)幫片幫、底板底鼓，較嚴(yán)重時(shí)可能壓垮煤柱，巷道圍巖的穩(wěn)定性很差，易埋下大的安全隱患。這種方式布置時(shí)，后期投入的人力、物力、財(cái)力將非常大，經(jīng)濟(jì)上也不合理。因此舍棄這種布置方式。

圖2 外錯(cuò)布置圖

3）重疊布置：重疊布置圖，見圖3。下煤層的回采巷道與上煤層的完全一致，這種布置是前兩種方式的折衷處理，其優(yōu)點(diǎn)是一定程度上減小了煤柱尺寸、簡(jiǎn)化了運(yùn)輸環(huán)節(jié)、提高了回采率，缺點(diǎn)是煤柱集中應(yīng)力相對(duì)較高，加大了巷道維護(hù)的難度，但是通過適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)。綜合來講，不論是從安全角度還是從經(jīng)濟(jì)角度考慮，相對(duì)于內(nèi)錯(cuò)、外錯(cuò)來講是較合理的。

圖3 重疊布置圖

3 實(shí)測(cè)分析

鑒于上述分析，回坡底礦決定東一采區(qū)下分層11-101工作面巷道采用重疊布置。為能及時(shí)了解重疊布置巷道的合理性、隨時(shí)掌握巷道圍巖的變化情況，回坡底礦采取以下措施。

1）儀器布置：下位煤層11-101工作面巷道，采用液壓枕和頂板離層儀配合錨桿錨索錨固力檢測(cè)進(jìn)行在線觀測(cè)。由于副巷11-1012巷及倆切巷的變形不太明顯，僅就11-1011巷來說，采用KJ216型頂板在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)配合錨桿錨索錨固力檢測(cè)進(jìn)行監(jiān)測(cè)，沿巷道中線基本上是每100 m安設(shè)一組，中間遇到頂板破碎不好時(shí)也得安設(shè)；離層儀的淺基點(diǎn)固定在頂板深2 m的位置、深基點(diǎn)固定頂板深6.5 m位置，頂板離層儀內(nèi)、外筒初始讀數(shù)控制在10 mm之內(nèi)，液壓枕初始值控制在2 MPa之內(nèi)；巷道的寬度和高度變化情況通過拉尺子進(jìn)行實(shí)測(cè)。

2）實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析：11-101工作面所有巷道現(xiàn)都已掘完，監(jiān)測(cè)系統(tǒng)基本裝好，由于11-1011巷道變形相對(duì)明顯，它的最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)，如表1所示。下面結(jié)合表1實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)對(duì)巷道頂板的離層、壓力及巷道的寬度、高度變化進(jìn)行了數(shù)據(jù)分析，以及時(shí)能了解掌握巷道圍巖變形情況，從而針對(duì)性地采取維護(hù)措施。實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)分析變化張，見圖4-圖7。

（1）圖4看出，6號(hào)～10號(hào)點(diǎn)區(qū)域變化起伏較大，其2 m淺基點(diǎn)變化量1～12 mm不等；6.5 m深基點(diǎn)變化量3～16 mm，說明該區(qū)域的頂板變化明顯，需要加強(qiáng)維護(hù)；其他各點(diǎn)基本上沒什么變化。圖5看出3號(hào)～10號(hào)點(diǎn)區(qū)域壓力變化明顯，變化范圍4.6～22.4 MPa，頂板容易變形。圖6看出，6號(hào)～10號(hào)點(diǎn)區(qū)域的變化較明顯，變化范圍20～310 mm，巷道兩幫的圍巖變形較明顯。圖7看出6號(hào)～10號(hào)點(diǎn)區(qū)域變化較明顯，變化范圍40～150 mm，頂?shù)装宓膰鷰r變化明顯。

表1 變形監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)表

圖4 頂板離層儀數(shù)值變化曲線

圖5 液壓枕數(shù)值變化曲線

圖6 巷道寬度變化曲線

（2）綜合上可以得出：3號(hào)～10號(hào)區(qū)域的圍巖變形較明顯，尤其是6號(hào)～10號(hào)區(qū)域。據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)測(cè)6號(hào)～10號(hào)區(qū)域共208 m，即該范圍內(nèi)的圍巖變化需要我們重點(diǎn)監(jiān)測(cè)、加強(qiáng)維護(hù)，尤其是該工作面開始推進(jìn)以后，隨著時(shí)間的推移，如果頂板離層明顯、巷道兩幫變形嚴(yán)重、底鼓突出，我們應(yīng)及時(shí)在這一圍巖變形明顯區(qū)域進(jìn)行架鋼棚支護(hù)。

4 結(jié)束語

圖7 巷道高度變化曲線

①通過分析內(nèi)錯(cuò)、外錯(cuò)、重疊三種布置的優(yōu)缺點(diǎn)，結(jié)合回坡底礦具體條件，從安全、經(jīng)濟(jì)、維護(hù)方面考慮，最終選擇重疊布置為宜。②通過數(shù)據(jù)分析看出，11-1011巷6號(hào)～10號(hào)點(diǎn)208 m的區(qū)域范圍的圍巖變形較明顯，需要加強(qiáng)維護(hù)，尤其是該工作面開始生產(chǎn)后。③一般來講，內(nèi)錯(cuò)布置是進(jìn)行下分層煤層巷道布置的首選，因?yàn)檫@樣布置的巷道承受壓力小、礦壓顯現(xiàn)不明顯、易于維護(hù)，但是任何一種布置都要結(jié)合每個(gè)礦的具體條件才能確定。例如一些厚煤層分層開采時(shí)還有用外錯(cuò)布置。所以要具體情況具體分析。④重疊布置雖使煤柱集中應(yīng)力相對(duì)較高，加大了巷道維護(hù)難度；但是如果適當(dāng)支護(hù)可以彌補(bǔ)這一缺點(diǎn)時(shí)，那么既能減少煤炭損失，又能提高回采率、降低噸煤生產(chǎn)成本。

[1] 郭文兵,劉明舉,李化敏，等.多煤層開采采場(chǎng)圍巖內(nèi)部應(yīng)力光彈力學(xué)模擬研究[J].煤炭學(xué)報(bào),2001（1）:8-12.

[2] 錢鳴高,石平五.礦山壓力與巖層控制[M].徐州:中國礦業(yè)大學(xué)出版社,2003.

[3] 鄧鵬海,王建平,孔令根，等.某礦近距離煤層巷道布置研究[J].煤,2014（1）:8-11，31.

[4] 翟英達(dá),李寶富.回采巷道外錯(cuò)布置的理論與實(shí)踐[J].太原理工大學(xué)學(xué)報(bào),2006（4）:420-422，433.