李 華

（太原東山李家樓煤業(yè)有限公司,太原 030000）

0 引言

在我國(guó)現(xiàn)行的煤炭開(kāi)采方式中，下行開(kāi)采占絕大多數(shù)，但是下行開(kāi)采方式也有自身的局限性不能適合所有的開(kāi)采環(huán)境，因此在某些特定的地質(zhì)條件下，采用上行開(kāi)采既可以滿足生產(chǎn)又能降低投資[1]，同時(shí)針對(duì)早期礦井開(kāi)采遺留在采空區(qū)的可采煤層，采用上行開(kāi)采的方式可充分回收被遺棄的煤層，提高礦井的產(chǎn)量和生產(chǎn)效率，近年來(lái)隨著礦井的開(kāi)采深度增加，使得地壓越來(lái)越嚴(yán)重，頂板管理難度增加，巷道變形嚴(yán)重，采用上行泄壓開(kāi)采可以降低礦壓，是解決深礦井開(kāi)采的一種途徑[2]。

1 工作面概況

小河嘴煤礦隸屬四川達(dá)竹煤電集團(tuán)，2016（24）工作面地面標(biāo)高580-648m，井下標(biāo)高7.9-147m，24工作面在201采區(qū)的斜東側(cè)，煤層厚度為0.3-0.75m，平均厚度0.58m，斜角3°-4°，煤層厚度不穩(wěn)定，對(duì)回采過(guò)程有一定的影響。在掘工作面時(shí)出現(xiàn)過(guò)斷層結(jié)構(gòu)，水文地質(zhì)屬于堅(jiān)硬裂隙巖層，開(kāi)采過(guò)程中，工作面出現(xiàn)淋水，整體工作面生產(chǎn)條件較差。

2 上行開(kāi)采覆巖破壞規(guī)律

在工作面向前推進(jìn)的過(guò)程中，采空區(qū)的覆巖會(huì)受到不同程度的破壞，按破壞程度的大小，可分為垮落帶、裂縫帶及彎曲帶[3]。垮落帶破壞程度較嚴(yán)重，垮落帶巖塊下部分排列不整齊，而上部分排列整齊，保持原有層序，初始的碎脹系數(shù)為1.3-1.5數(shù)值較大，跨落帶內(nèi)巖塊縫隙多，易積水和瓦斯。裂縫帶內(nèi)的跨落巖塊較垮落帶的排列整齊，是由于巖層間受力不均和巖層拉伸造成的，彎曲帶的破壞程度最小，很少出現(xiàn)層間離層，巖層基本保持原樣。

工作面的推進(jìn)會(huì)將原有的覆巖應(yīng)力的平衡狀態(tài)打破，之后覆巖應(yīng)力會(huì)重新形成平衡，在形成的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生縱向和橫向的變形，造成大量的裂痕，一些裂痕會(huì)隨著工作面的繼續(xù)推進(jìn)而慢慢閉合，但縱向的變形會(huì)形成巖層臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)，影響煤層的完整性，嚴(yán)重影響上行開(kāi)采，所以為了保證生產(chǎn)的安全進(jìn)行，必須控制好縱向的臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)。通過(guò)形成以矸石為支撐的平衡巖層結(jié)構(gòu)可以有效的降低縱向的臺(tái)階錯(cuò)動(dòng)。

3 上行開(kāi)采頂板巷道圍巖控制

3.1 頂板巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

圍巖應(yīng)力原有的平衡隨著工作面的推進(jìn)被破壞，之后圍巖應(yīng)力重新進(jìn)行分布，產(chǎn)生圍巖應(yīng)力的升高區(qū)和降低區(qū)，支撐壓力的方向由底板向頂板傳遞[4]，采空區(qū)的圍巖應(yīng)力隨著工作面的推進(jìn)而逐步減小，距離采空區(qū)越遠(yuǎn)，應(yīng)力下降越多，分布越緩和，支撐力的方向?yàn)榕c法線成一定角度向頂板延伸，值的大小符合負(fù)指數(shù)。

巷道距下部煤層的垂距和距煤柱的水平距決定了頂板巷道的壓力，同時(shí)覆巖性質(zhì)也對(duì)巷道的壓力有一定的影響。垂直距離越大，巷道的支撐壓力就越小，巷道相對(duì)來(lái)說(shuō)就穩(wěn)定。水平距越大，支撐壓力也越來(lái)越小，但光單一的垂距或水平距小，巷道依然容易受破壞。當(dāng)巷道在增高區(qū)內(nèi)時(shí)，煤柱周圍的采動(dòng)和煤柱寬度對(duì)頂板巖層應(yīng)力影響大，巷道易受破壞。當(dāng)位于應(yīng)力降低區(qū)域內(nèi)時(shí)，巷道受采動(dòng)的影響不是很大，但如果位于采空區(qū)的頂板圍巖，會(huì)出現(xiàn)拉應(yīng)力，巷道仍然會(huì)受到破壞。

3.2 頂板巷道圍巖控制

上行開(kāi)采圍巖控制可以先從確定巷道空間位置入手，為了避免較高的支撐壓力和保持與下部煤柱較大的水平距和開(kāi)采煤層的垂距，可以將矸石的壓區(qū)的上方作為巷道的位置。在頂板的支護(hù)方面，在頂板的支撐壓力下，單一支護(hù)不能保證頂板巷道的穩(wěn)定，且一旦支護(hù)出現(xiàn)問(wèn)題，容易造成大面積的巷道破壞，一次需要多種支護(hù)相結(jié)合的支護(hù)方式，來(lái)提高圍巖強(qiáng)度和支護(hù)穩(wěn)定性[2]。

支護(hù)強(qiáng)化的重點(diǎn)區(qū)域是底板，在用上行開(kāi)采的過(guò)程中，由于下部工作面的采動(dòng)對(duì)頂板造成一定的影響，使得巷道兩幫的圍巖逐步向中間靠攏，最終形成水平應(yīng)力，這種新形成的水平應(yīng)力對(duì)破碎底板產(chǎn)生較大的結(jié)構(gòu)效應(yīng)，使底板巖層產(chǎn)生壓曲破壞，因此底板穩(wěn)定有助于兩幫穩(wěn)定，所以必須對(duì)底板進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，一般在工作面影響區(qū)的前方，在原有支護(hù)上進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，抵抗動(dòng)壓影響。

3.3 支護(hù)方案設(shè)計(jì)

通過(guò)對(duì)頂板巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律和頂板巷道圍巖控制的研究，并結(jié)合小河嘴煤礦2016工作面實(shí)際情況，采取錨桿、錨索、金屬網(wǎng)和鋼筋梯的組合加強(qiáng)支護(hù)的方式，選取直徑43mm的錨桿，長(zhǎng)1.8m，錨索直徑15.24mm，長(zhǎng)5m，金屬網(wǎng)2000mm*1000mm，鋼筋梯為14mm圓鋼焊接而成。

4 結(jié)論

分析上行開(kāi)采的覆巖破壞規(guī)律，得出上下煤層間距和巖層結(jié)構(gòu)是影響上行開(kāi)采的主要因素。在工作面推進(jìn)的過(guò)程中，采動(dòng)壓力隨時(shí)變化，并且影響時(shí)間較短，加強(qiáng)支護(hù)應(yīng)該設(shè)在劇烈影響區(qū)的前方，才能保證上行開(kāi)采的安全進(jìn)行。

[1]潘昌建.薄煤層上行開(kāi)采頂板巷道活動(dòng)規(guī)律及支護(hù)[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào),2014(01).

[2]蔣金泉,代進(jìn),李洪,曲華.復(fù)雜結(jié)構(gòu)薄煤層工作面煤壁破壞規(guī)律及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2013(11).

[3]劉小強(qiáng),唐建新.近距離薄煤層上行開(kāi)采可行性分析與實(shí)踐[J].中國(guó)煤炭工業(yè),2013(10).

[4]張勇,劉傳安,張西斌,劉珂銘,張勝凱,趙光普.煤層群上行開(kāi)采對(duì)上覆煤層運(yùn)移的影響[J].煤炭學(xué)報(bào),2011(12).

[5]張恩強(qiáng),張建忠,劉金輝.煤礦上行開(kāi)采覆巖運(yùn)動(dòng)規(guī)律研究[J].西安科技大學(xué)學(xué)報(bào),2011(03).