孫 文

（同煤集團(tuán)煤峪口礦技術(shù)科，山西 大同 037003）

在煤炭開采過(guò)程中，下煤層回采巷道的布置位置關(guān)系到巷道圍巖控制效果和煤礦安全生產(chǎn)，同時(shí)，巷道布置位置對(duì)于巷道支護(hù)難度、支護(hù)成本和工作面回采率等影響很大。因此，近距離煤層采空區(qū)下回采巷道布置的選擇與煤礦安全和經(jīng)濟(jì)有著密切關(guān)系，科學(xué)合理的巷道布置可以讓支護(hù)效果更好，成本更低，為煤炭開采打下良好的基礎(chǔ)。

本文針對(duì)煤峪口礦近距離煤層回采巷道位置與煤柱尺寸較大的問題進(jìn)行分析與研究，提出更加合理的方案。

1 概況

煤峪口礦14#層307盤區(qū)于2017年7月開采結(jié)束，14#層406盤區(qū)于2017年9月開采結(jié)束，14#層410盤區(qū)將成為今后主采盤區(qū)。14#層410盤區(qū)與上覆11、12#層410盤區(qū)層間距為2～9m，為近距離煤層。為使巷道易于掘進(jìn)維護(hù)，14#層410盤區(qū)原工作面布面方式為與11、12#層410盤區(qū)相應(yīng)工作面內(nèi)錯(cuò)布置，與上覆層采空區(qū)相應(yīng)工作面兩巷內(nèi)錯(cuò)留設(shè)煤柱為4～5m，導(dǎo)致14#層410盤區(qū)相鄰工作面面間煤柱為36m，留設(shè)煤柱尺寸較大，造成了煤炭資源的浪費(fèi)。

2 近距離煤層下煤層回采巷道布置研究

2.1 下煤層回采巷道布置方法

410盤區(qū)有11#、12#和14#三個(gè)煤層，其中11#和12#合并層已經(jīng)采空，14#層410盤區(qū)與上覆11#、12#層410盤區(qū)層間距為2～9m。在對(duì)近距離煤層進(jìn)行開采的時(shí)候，上覆煤層的開采會(huì)影響下煤層的開采，特別是會(huì)破壞甚至嚴(yán)重破壞下煤層的頂板完整性。另外，上覆煤層開采后垮落的矸石會(huì)影響下煤層的頂板應(yīng)力，其邊界煤柱和區(qū)段煤柱會(huì)導(dǎo)致下煤層頂板局部應(yīng)力集中，易導(dǎo)致頂板冒落、圍巖大范圍變形，加大了支護(hù)的難度。

11#和12#煤層開采后，原巖應(yīng)力重新分布，形成了工作面周圍局部范圍應(yīng)力集中。工作面拐角位置會(huì)產(chǎn)生超前支承壓力和側(cè)向支承壓力的疊加，應(yīng)力集中更明顯，同樣的壓力疊加也會(huì)產(chǎn)生在區(qū)段煤柱上。這些壓力通過(guò)煤柱傳向底板，使得下煤層回采巷道圍巖應(yīng)力分布復(fù)雜多變。

一般而言，近距離煤層下煤層巷道的布置方法有內(nèi)錯(cuò)式、外錯(cuò)式和重疊式三種：

（1）內(nèi)錯(cuò)式布置是把回采巷道布置在上煤層采空區(qū)下的卸壓帶范圍內(nèi)，布置巷道處在應(yīng)力降低區(qū)，便于巷道的支護(hù)。其缺點(diǎn)是需要留設(shè)較大范圍區(qū)段煤柱，使得下煤層工作面的長(zhǎng)度減少，回采率大大降低。

（2）外錯(cuò)式布置是把回采巷道布置在上煤層實(shí)體煤柱下，可以加大下煤層工作面長(zhǎng)度，提高回采率。其缺點(diǎn)是下煤層回采巷道位于高應(yīng)力區(qū)，巷道圍巖穩(wěn)定性差，支護(hù)難度大。

（3）重疊式布置是把回采巷道布置在上煤層巷道的豎直正下方，上下煤層的工作面長(zhǎng)度一樣，保證了回采率，也使得掘進(jìn)方向容易控制。其缺點(diǎn)同樣是巷道圍巖控制難度較大。

2.2 410盤區(qū)回采巷道布置方案分析

14#層410盤區(qū)81012工作面、81014工作面巷道通過(guò)跨上覆層工作面面間煤柱布置，將巷道布置在11、12#煤層采空區(qū)下的卸壓帶內(nèi)，使巷道處于煤柱影響下底板巖層中的應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，巷道易于掘進(jìn)維護(hù)。81010工作面與81012工作面面間煤柱留設(shè)8m，81016工作面與81014工作面面間煤柱留設(shè)8m。

3 下煤層回采巷道布置方式比較

將巷道布置在應(yīng)力水平低且均勻分布的煤巖層中，將會(huì)極大提高巷道的穩(wěn)定性，降低支護(hù)成本與后期的維護(hù)成本。極近距離煤層下行開采中，下煤層合理的回采巷道位置主要取決于巷道與上煤層殘留煤柱的相對(duì)位置關(guān)系，即下煤層回采巷道距上煤層煤柱的合理垂直距離及相應(yīng)合理的水平距離。鑒于煤層回采巷道的服務(wù)性質(zhì)，巷道一般只布置于煤層中，巷道與上部煤層之間的垂直間距無(wú)法選擇，為了避開應(yīng)力集中區(qū)域和破碎區(qū)域，只能通過(guò)選擇合理的水平距離使巷道的布置盡量滿足該條件。

14#層410盤區(qū)原來(lái)工作面回采巷道布置方式與現(xiàn)81012、81014工作面布置方式作比較，如圖1所示。

從圖中可以看出，原布置方式為：14#層81012工作面21012巷與51012巷分別位于11、12#層81012工作面采空區(qū)下方的煤層中，為內(nèi)錯(cuò)式布置，與11、12#層21012巷、51012巷內(nèi)錯(cuò)距離為6m，工作面切巷長(zhǎng)度為134m。從布置的位置來(lái)看，巷道位于垂直應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，圍巖應(yīng)力比較小，但留設(shè)煤柱尺寸大，煤炭采出率低，工作面長(zhǎng)度太短。

圖1 工作面層間對(duì)照?qǐng)D及兩種布置方式比較

改進(jìn)后的布置方式為：14#層81012工作面21012巷位于11、12#層81010工作面21010巷偏右8m處，位于采空區(qū)的下部；14#層81012工作面51012巷位于11、12#層81012工作面21012巷偏右8m處，位于采空區(qū)下方的煤層中，為內(nèi)錯(cuò)式布置，內(nèi)錯(cuò)距離為8m，工作面切巷長(zhǎng)度為175m。從布置的位置來(lái)看，巷道位于垂直應(yīng)力降低區(qū)內(nèi)，圍巖應(yīng)力比較小，而且距離煤柱邊緣有一定距離，降低了應(yīng)力大小，減小了留設(shè)煤柱尺寸，工作面長(zhǎng)度增加，提高了煤炭采出率。

改進(jìn)后的布置方案相比原方案要好，圍巖控制難度降低，而且采出率增加了。14#層410盤區(qū)81012工作面回采巷道的布置是各個(gè)因素綜合考慮的結(jié)果，結(jié)合上覆11、12#層410盤區(qū)工作面的布置位置、煤柱的留設(shè)尺寸、煤柱下的底板應(yīng)力分布情況及14#層21012巷的合理布置等因素綜合考慮，確定14#層21012巷位于11、12#層81010工作面下方采空區(qū)內(nèi)，14#層51012巷位于11、12#層81012工作面采空區(qū)下。這樣布置可以使14#層410盤區(qū)81012工作面兩巷都位于采空區(qū)下，之后布置14#層410盤區(qū)81010工作面留設(shè)煤柱時(shí)不必考慮11、12#層殘留煤柱的影響，所留的煤柱尺寸較小，同時(shí)使得14#層81012工作面的長(zhǎng)度增加，提高了14#層410盤區(qū)煤炭的采出率。14#層410盤區(qū)81014工作面布面方式與81012工作面相同，且81014工作面51014巷位于81016工作面揭露的斷層外側(cè)。

4 應(yīng)用情況

改進(jìn)后的布置方式應(yīng)用于14#層410盤區(qū)81010工作面、81012工作面、81014工作面。按照原布置方式：81010布面兩順槽長(zhǎng)度為995m，切巷長(zhǎng)度為135m，預(yù)計(jì)可采出煤量為39萬(wàn)t；81012工作面兩順槽長(zhǎng)度為995m，切巷長(zhǎng)度為135m，預(yù)計(jì)可采出煤量為39萬(wàn)t；81014布面兩順槽長(zhǎng)度為995m，切巷長(zhǎng)度為135m，預(yù)計(jì)可采出煤量為39萬(wàn)t。共計(jì)117萬(wàn)t。按照現(xiàn)布置方式：81010布面兩順槽長(zhǎng)度為995m，切巷長(zhǎng)度為125m，預(yù)計(jì)可采出煤量為36.5萬(wàn)t。81012工作面兩順槽長(zhǎng)度為995m，切巷長(zhǎng)度為175m，預(yù)計(jì)可采出煤量為53萬(wàn)t。81014工作面兩順槽長(zhǎng)度為995m，切巷長(zhǎng)度為174m，預(yù)計(jì)可采出煤量為50萬(wàn)t?？傆?jì)139.5萬(wàn)t。

因此，綜合來(lái)看總共可以多采出煤量為22.5萬(wàn)t。

5 總結(jié)

（1）分析了近距離煤層開采下回采巷道布置的基本方案，研究了410盤區(qū)近距離煤層開采下回采巷道的布置方法，新的布置方法讓巷道處于垂直應(yīng)力降低區(qū)域，減小了留設(shè)煤柱尺寸，提高了采出率。

（2）通過(guò)實(shí)踐檢驗(yàn)，新的布置方式比較合理，兩個(gè)工作面累計(jì)多采出煤炭量為22.5萬(wàn)t。證明該方案具有較好的經(jīng)濟(jì)效益，可以為類似工作面提供參考。