王家溝煤礦極近距離煤層同采工作面回采巷道合理錯(cuò)距的確定

吳雪飛

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,太原 030024；2.山西焦煤西山煤電托管聯(lián)盛工作組技術(shù)中心，山西 柳林 033300）

王家溝煤礦極近距離煤層同采工作面回采巷道合理錯(cuò)距的確定

吳雪飛1，2

（1.太原理工大學(xué) 礦業(yè)工程學(xué)院,太原 030024；2.山西焦煤西山煤電托管聯(lián)盛工作組技術(shù)中心，山西 柳林 033300）

通過(guò)理論分析，結(jié)合王家溝煤礦4103和5103同采工作面順槽出現(xiàn)的變形狀況，提出了合理的錯(cuò)距；通過(guò)采動(dòng)影響和工程類比分析，提出405和506順槽、406和507順槽之間凈煤柱寬度的方案，采用數(shù)值模擬方法，對(duì)各方案進(jìn)行比較，確定了煤柱的寬度。結(jié)果表明：合理錯(cuò)距保持在40 m～60 m范圍內(nèi)時(shí)，有利于上、下工作面采場(chǎng)及巷道的維護(hù)；4103和5103工作面采用內(nèi)錯(cuò)式布置，506和405順槽之間凈煤柱寬度為15 m。

極近距離煤層；同采；合理錯(cuò)距；壓力控制

1 采煤工作面概況

山西柳林王家溝煤礦一水平采用4號(hào)、5號(hào)煤層上下聯(lián)合布置方式，5103工作面位于4103工作面下方，兩層煤之間的層間距較小，只有2.0 m左右。根據(jù)鄰近同采工作面的回采情況，受到地質(zhì)構(gòu)造及生產(chǎn)的影響，5號(hào)工作面滯后4號(hào)工作面距離的不同，造成工作面切眼及兩順槽超前段不同程度的損壞變形，巷道底鼓嚴(yán)重，影響礦井的安全生產(chǎn)和經(jīng)濟(jì)效益。

從安全生產(chǎn)、經(jīng)濟(jì)效益、改善巷道圍巖應(yīng)力、減少高應(yīng)力作用時(shí)間及工作面液壓支架有效支護(hù)等方面綜合考慮，需要對(duì)王家溝煤礦4103工作面和5103工作面同采合理距離進(jìn)行確定，同時(shí)，對(duì)4103工作面與5103工作面之間的走向水平錯(cuò)距進(jìn)行設(shè)計(jì)。

2 同采工作面合理錯(cuò)距的確定

合理的同采工作面水平錯(cuò)距可用以下公式計(jì)算：

式中：Xmin為上、下煤層工作面的最小錯(cuò)距，m；M為煤層間距，m；δ為巖層移動(dòng)角，取55°；b為上煤層工作面的最大控頂距離，m；L為考慮上煤層工作面巖石塌實(shí)及下煤層工作面推進(jìn)速度不均衡的安全距離，一般取20 m～25 m。

根據(jù)該礦生產(chǎn)地質(zhì)條件，M取1 m～2 m，b=5.3 m，經(jīng)計(jì)算，Xmin=26 m～31.7 m。即兩工作面的錯(cuò)距不應(yīng)小于26 m～31.7 m。那么現(xiàn)場(chǎng)回采過(guò)程中應(yīng)保持工作面的合理錯(cuò)距必須大于32 m，但是鄰近工作面實(shí)際回采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)同采錯(cuò)距為35 m左右，5號(hào)工作面回風(fēng)順槽的底鼓嚴(yán)重，對(duì)生產(chǎn)造成非常不利的影響，但該順槽兩幫和頂板維護(hù)情況較好，不需要進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)。

由于影響的因素很多，特別是上煤層開采后在其底板巖層中造成應(yīng)力重新分布，對(duì)下煤層的開采有著十分重要的影響作用。因此，合理的工作面錯(cuò)距不應(yīng)僅僅考慮開采過(guò)程中上、下兩個(gè)工作面對(duì)煤層穩(wěn)定性的相互影響，而且要充分考慮開采過(guò)程中上、下兩個(gè)工作面圍巖應(yīng)力狀態(tài)的變化及其相互之間的空間、時(shí)間關(guān)系。

經(jīng)鄰近工作面現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)測(cè)，上、下兩工作面的水平錯(cuò)距在60 m～70 m左右。考慮一定的安全性，5103工作面超前支承壓力的影響及上下工作面生產(chǎn)接續(xù)情況，將兩工作面的合理錯(cuò)距保持在40 m～60 m范圍內(nèi)，有利于上、下工作面的采場(chǎng)及巷道的維護(hù)。因此，加快5103工作面的推進(jìn)速度，減少高應(yīng)力對(duì)巷道的作用時(shí)間。在此過(guò)程中，加強(qiáng)礦壓監(jiān)測(cè)。

3 走向水平錯(cuò)距的設(shè)計(jì)

4103綜采面位于一采區(qū)南翼西側(cè)，東面、南面均為礦界，西面為4102和5102采空區(qū)（4102和5102工作面聯(lián)合開采），北面為采區(qū)回風(fēng)下山，工作面向北推進(jìn)。其正下方為5103綜采工作面，平均層間距約1.5 m。5103工作面的順槽分別為506和507順槽，其中506順槽已經(jīng)掘進(jìn)，507順槽距礦界20 m布置，但未掘進(jìn)，工作面長(zhǎng)215 m。4103工作面的順槽分別為405和406順槽。

因4103與5103綜采面聯(lián)合開采，層間距較小，4103工作面順槽只能內(nèi)錯(cuò)5103工作面順槽一定距離布置。為了更多的回收資源，需要合理確定405和406順槽的位置。工作面位置關(guān)系見圖1。

圖1 回采工作面位置關(guān)系

4 布置方案的提出

4.1 采動(dòng)影響分析

因采掘時(shí)間不一，406順槽受507順槽掘進(jìn)和本工作面超前采動(dòng)的影響，405順槽只受本工作面超前采動(dòng)影響。

507順槽受4103綜采面采動(dòng)及本工作面超前采動(dòng)影響。因506順槽已經(jīng)掘成，與505順槽之間煤柱為25 m，506順槽不僅受4102及5102綜采面的采動(dòng)影響，還受405順槽掘進(jìn)、4103綜采面采動(dòng)及本工作面超前采動(dòng)的影響。

4.2 工程類比分析

4101高檔面與5101綜采面聯(lián)合開采的成功經(jīng)驗(yàn)，可用來(lái)指導(dǎo)4103綜采面順槽的布置。4101高檔面的順槽分別為401和402順槽。5101綜采面的順槽分別為502和503順槽。504與503順槽之間凈煤柱寬度為25 m，作為5101綜采面的專用回風(fēng)巷。503與402順槽平距為20 m，502與401順槽平距為30 m。根據(jù)觀測(cè)，在4101高檔面與5101綜采面正常聯(lián)合開采過(guò)程中，以上回采巷道變形均較小，均能滿足生產(chǎn)要求。

4.3 方案的提出

根據(jù)以上分析及4號(hào)和5號(hào)煤的采高、頂?shù)装鍘r性等地質(zhì)條件，結(jié)合以往沿空掘巷的成功經(jīng)驗(yàn)，對(duì)405與506順槽之間的煤柱寬度A、406與507順槽之間的煤柱寬度B分別提出幾種方案，如表1所示。

表1 順槽布置方案

5 方案的確定

采用數(shù)值模擬對(duì)各方案進(jìn)行比較。為便于計(jì)算，各順槽尺寸設(shè)為4.0 m×2.5 m，且只模擬4號(hào)煤開采對(duì)順槽的影響。由于405和406順槽相對(duì)506和 507順槽所受的采動(dòng)影響小，因此將506和507順槽的變形量作為比較指標(biāo)。數(shù)值模擬具體結(jié)果見圖2、圖3和表2。

圖2 507順槽受4103采動(dòng)影響后應(yīng)力分布及巷道變形圖

圖3 506順槽受上區(qū)段聯(lián)合開采和4103回采影響后應(yīng)力分布及巷道變形圖

表2 各方案表面位移

從圖2及表2可以看出，507與406順槽之間凈煤柱寬度為0 m、3 m和5 m時(shí)，巷道變形量與凈煤柱寬度為8 m時(shí)相比均相差較大，且凈煤柱寬度為8 m時(shí)，巷道變形量較小。因此，確定507與406順槽之間凈煤柱寬度為8 m。

從圖3及表2可以看出，506順槽在受到上區(qū)段聯(lián)合開采及4103回采影響后，凈煤柱寬度為15 m和20 m時(shí)的巷道變形量遠(yuǎn)小于凈煤柱寬度為5 m和10 m時(shí)，而凈煤柱寬度為15 m與20 m時(shí)的巷道變形量相差較小。因此，為了盡可能多地回收資源，最終確定，506與405順槽之間凈煤柱寬度為15 m。

6 結(jié)論

王家溝煤礦4103和5103工作面同采合理距離保持在40 m～60 m范圍內(nèi)，有利于上、下工作面的采場(chǎng)及巷道的維護(hù)，在回采過(guò)程中還應(yīng)對(duì)上下巷道進(jìn)行變形及移近量觀察記錄，來(lái)及時(shí)修正錯(cuò)距；4103和5103工作面采用內(nèi)錯(cuò)式布置，506與405順槽之間凈煤柱寬度為15 m。

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[7]錢鳴高,劉聽成.礦山壓力及其控制[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1984.

（編輯：李森森）

Determination of Reasonable Malposition of Roadway of Simultaneous Mining in Ultra-close Distance Coal Seam in Wangjiagou Mine

WU Xuefei1,2
(1.College of Mining Engineering,Taiyuan University of Technology,Taiyuan 030024,China;
(2.Technology Center of Liansheng Hosting Working Group,Xishan Coal&Electricity Group,Shanxi Coking Coal Group,Liulin 033300,China)

By theoretical analysis,a reasonable malposition was proposed for the deformation in the gateways of No.4103 and No.5103 simultaneous working faces.On the analysis of mining influence and engineering analogy,pillar widths between gateway 405 and 506,and between gateway 406 and 507 were proposed.Through numerical simulation,the different plans were compared to determine the pillar width. The results showthat the reasonable malposition should be kept in the range from 40 to 90 meters,which could be beneficial to the maintenance of mining fields and roadways of upper and lower working faces. When inboard layout is adopted in the 4105 and 5103 working face,the pillar width between 506 and 405 gatewaycould be 15 meters.

ultra-closedistancecoalseam;simultaneousmining;reasonablemalposition;stresscontrol

TD823.81

A

1672-5050（2016）04-031-04

10.3969/j.cnki.issn1672-5050sxmt.2016.08.009

2015-12-30

吳雪飛(1986-)，男，山西呂梁人，在讀工程碩士，工程師，從事煤礦安全生產(chǎn)管理工作。