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【摘 要】针对我国极近距离煤层开采难度大，就巷道布置及支护方式进行了分析，结合实际提出了一些合理化建议，为开采极近距离煤层和提高煤炭资源回收率探索出科学有效的途径。
【关键词】极近距离煤层;巷道布置;支护方式
作者简介：宋权（1971.8.14—），男，山西大同阳高人，本科学历，工程师，研究方向为煤矿开采技术革新，主管，就职于山西省大同煤矿集团地方煤炭有限责任公司生产技术部。
1.研究极近距离煤层巷道布置及支护方式的重要性
极近距离煤层在我国分布很广，大多数矿存在极近距离煤层开采的问题。多年来的开采使许多矿区赋存单一的煤层越来越少。随着煤矿开采强度的不断加大，特别是近年来快速发展的高产高效技术，使许多矿区赋存好的煤层在较短的服务年限内接近枯竭，为了保障煤矿的可持续发展，提高煤炭资源回收率，必须考虑极近距离煤层开采，所以加大对极近距离煤层的开采的研究显得尤为重要。
极近距离煤层开采的矿山压力显现，上部煤层开采后对下部煤层的开采影响很大。上部煤层开采的残留煤柱在底部形成集中压力，导致下部煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化。主要表现在下部煤层开采时，极易发生冒顶、漏顶，严重时造成压埋架。当与上部煤层采空区贯通，造成工作面漏风、涌水，形成火灾、水灾隐患。生产中巷道布置和支护方式往往盲目性大，巷道维护困难。
因此深入研究极近距离煤层开采围岩结构及其矿压显现规律，确定矿压的防治措施，合理选用极近距离煤层开采的巷道布置和支护方式对极近距离煤层开采具有重要意义。
2.极近距离煤层的巷道布置方式
由于极近距离煤层之间的距离很近，下部煤层开采前，顶板的完整程度已受到上部煤层开采的损伤破坏，围岩的稳定性相对较差。再加上上部煤层开采残留区段煤柱在底板形成的集中压力影响。使极近距离煤层下部煤层的回采巷道布置显得尤为重要。
下部煤层巷道布置形式主要有三种：内错布置、外错布置和重叠布置。
内错布置方式即为下部煤层回采巷道布置在上部煤层采空区下方的应力降低区内，巷道压力小，易于维护。缺点是煤柱大，资源浪费严重，回采率低。
外错布置方式是下部煤层回采巷道布置在上部煤层的煤柱下，巷道围岩处于煤柱支撑压力作用区内，缺点是对巷道的维护不利，其优点是下部煤层煤柱减小，回采率高，煤炭损失量小。
重叠布置方式是上下煤层回采巷道垂直布置，工作面长度一致，方向易于掌握，围岩处于前两者之间。
另外，上部煤层回采时，为非长壁采煤全部垮落法处理顶板时，下部煤层巷道可不采用以上三种方式。
3.上覆岩层的垮落对下层巷道布置的影响
（1）采空区顶板垮落情况主要取决于煤层的开采方法、上覆岩层的厚度及其岩性。采空區垮落情况又影响着煤柱载荷以及工作面支承压力。煤层开采随着采空面积扩大，煤层顶板达到极限跨距开始断裂、垮落。当顶板落下矸石不能完全充满采空区时，上覆岩层大部分呈悬空状态，采空区上覆未垮落的岩层重量将通过梁或板的形式传递在周围媒体上。刀柱、仓房式开采常发生这种情况，所以下层巷道布置应避开这些承压煤体。
（2）利用长壁采煤法开采时，当工作面从切眼向前推进一定距离后，采空区上方的直接顶超过自身的强度，将断裂垮落。直接顶跨落后，老顶岩层一般尚保持完整，上覆岩层的重量则有老顶传递给回采空间媒体的支承点上。随着不断向前推进，采空区跨度增加，当老顶所承受的荷载超过自身强度时，老顶岩层将开始断裂、垮落。跨落后，冒落矸石远离工作面逐渐压实，使上部未冒落的的岩层在不同程度上得到支撑，顶板得到了充分垮落。该采空区由下往上形成了“纵三带”即：冒落带、裂缝带、弯曲下沉带。在回采工作面前后方形成了“横三区”即：应力降低区、应力增高区、应力稳定区。沿采空区边缘产生支承压力带。工作面前方煤壁形成超前支承压力，工作面超前支撑压力峰值一般位于距煤壁4-8米，影响范围40-60米，应力增高系数2.5-3。距工作面一定距离的采空区范围内，存在较小的支撑压力。形成应力降低区。工作面两端沿上下顺槽煤壁形成侧向压力，侧向压力范围一般为15-30米，应力增高系数为2-3。侧支承压力和超前支承压力，在上下顺槽与采空区交叉点汇合，形成叠合支承压力，叠合支承压力可达到原岩应力5-7倍，甚至更高。所以下分层巷道布置尽量避开叠合支承压力区。
4.极近距离煤层的巷道支护方式
由于极近距离煤层层间距近，支护方式有锚杆、锚索支护（锚杆、锚索长度根据情况可选不同规格）、钢棚支护或注马丽散加固支护等几种方式联合支护。
5.上覆煤层底板即下部煤层顶板的破坏程度对巷道支护的影响
（1）如果两层煤层的间距不超过0.5米，可视为夹石。即下层顶板相当于煤层的夹矸。上下煤层可同时开采，此时巷道支护可锚杆锚索支护。如上部煤层已开采，开采下部煤层只能留煤顶，巷道支护只能用锚杆挂网、架可伸缩性钢棚联合支护。
（2）当层间距0.5米﹤hj≦1.5米时，上部煤层开采后，下层顶板完全损伤破坏，为破碎顶板。该类顶板完整性遭到严重破坏，如果下部煤层的回采巷道布置在上部煤层采空区下，由于顶板破碎或没有形成足够厚度作为锚固层，巷道只能采用可伸缩型钢棚。并结合锚杆挂金属网支护。
（3）如果两煤层间距1.5米＜hj≦6米，上部煤层开采后，该顶板尚未完全破碎，且具备足够的厚度作为锚固体。如果下部煤层的回采巷道布置在上部煤层采空区下，巷道顶板可选用锚杆支护。
6.实例说明极近距离煤层巷道布置及支护方式
马口矿11#-2层402盘区位于矿井井田11#-2煤层东北部，可采储量为364.7万吨，现由于资源枯竭，决定开采该煤层。
11#-2煤层顶板为砂质泥岩、细砂岩。倾角平均4°，煤厚1.6～2.0m，平均1.85m。上覆为马口矿11#-1层采空区（采用房柱式开采）及小窑破坏区，破坏情况不详。层间距0.55～1.5m，平均0.8m。
回采巷道布置方案：根据该盘区的地质情况，回采工作面采用两巷布置，分别为机轨合一顺槽和回风顺槽，顺槽巷留顶煤掘进（0.5-0.8m）。机轨合一巷断面为4.2×2.4m，回风顺槽巷断面为3.5×2.4m。
支护形式：采用锚杆、锚索、工字钢棚支护，锚杆为φ=18mm、L=1.5m、L=1.7m的螺纹钢锚杆，锚索为φ=15.24mm、L=2m、L=4m的钢绞线。钢棚间距1m。
7.结语
总之，极近距离煤层开采巷道布置方式决定着工作面整个回采期间巷道支护的难易程度，而巷道支护的难易又取决于上部煤层煤柱荷载在其底板煤（岩）层中的应力传递情况。
【关键词】极近距离煤层;巷道布置;支护方式
作者简介：宋权（1971.8.14—），男，山西大同阳高人，本科学历，工程师，研究方向为煤矿开采技术革新，主管，就职于山西省大同煤矿集团地方煤炭有限责任公司生产技术部。
1.研究极近距离煤层巷道布置及支护方式的重要性
极近距离煤层在我国分布很广，大多数矿存在极近距离煤层开采的问题。多年来的开采使许多矿区赋存单一的煤层越来越少。随着煤矿开采强度的不断加大，特别是近年来快速发展的高产高效技术，使许多矿区赋存好的煤层在较短的服务年限内接近枯竭，为了保障煤矿的可持续发展，提高煤炭资源回收率，必须考虑极近距离煤层开采，所以加大对极近距离煤层的开采的研究显得尤为重要。
极近距离煤层开采的矿山压力显现，上部煤层开采后对下部煤层的开采影响很大。上部煤层开采的残留煤柱在底部形成集中压力，导致下部煤层开采区域的顶板结构和应力环境发生变化。主要表现在下部煤层开采时，极易发生冒顶、漏顶，严重时造成压埋架。当与上部煤层采空区贯通，造成工作面漏风、涌水，形成火灾、水灾隐患。生产中巷道布置和支护方式往往盲目性大，巷道维护困难。
因此深入研究极近距离煤层开采围岩结构及其矿压显现规律，确定矿压的防治措施，合理选用极近距离煤层开采的巷道布置和支护方式对极近距离煤层开采具有重要意义。
2.极近距离煤层的巷道布置方式
由于极近距离煤层之间的距离很近，下部煤层开采前，顶板的完整程度已受到上部煤层开采的损伤破坏，围岩的稳定性相对较差。再加上上部煤层开采残留区段煤柱在底板形成的集中压力影响。使极近距离煤层下部煤层的回采巷道布置显得尤为重要。
下部煤层巷道布置形式主要有三种：内错布置、外错布置和重叠布置。
内错布置方式即为下部煤层回采巷道布置在上部煤层采空区下方的应力降低区内，巷道压力小，易于维护。缺点是煤柱大，资源浪费严重，回采率低。
外错布置方式是下部煤层回采巷道布置在上部煤层的煤柱下，巷道围岩处于煤柱支撑压力作用区内，缺点是对巷道的维护不利，其优点是下部煤层煤柱减小，回采率高，煤炭损失量小。
重叠布置方式是上下煤层回采巷道垂直布置，工作面长度一致，方向易于掌握，围岩处于前两者之间。
另外，上部煤层回采时，为非长壁采煤全部垮落法处理顶板时，下部煤层巷道可不采用以上三种方式。
3.上覆岩层的垮落对下层巷道布置的影响
（1）采空区顶板垮落情况主要取决于煤层的开采方法、上覆岩层的厚度及其岩性。采空區垮落情况又影响着煤柱载荷以及工作面支承压力。煤层开采随着采空面积扩大，煤层顶板达到极限跨距开始断裂、垮落。当顶板落下矸石不能完全充满采空区时，上覆岩层大部分呈悬空状态，采空区上覆未垮落的岩层重量将通过梁或板的形式传递在周围媒体上。刀柱、仓房式开采常发生这种情况，所以下层巷道布置应避开这些承压煤体。
（2）利用长壁采煤法开采时，当工作面从切眼向前推进一定距离后，采空区上方的直接顶超过自身的强度，将断裂垮落。直接顶跨落后，老顶岩层一般尚保持完整，上覆岩层的重量则有老顶传递给回采空间媒体的支承点上。随着不断向前推进，采空区跨度增加，当老顶所承受的荷载超过自身强度时，老顶岩层将开始断裂、垮落。跨落后，冒落矸石远离工作面逐渐压实，使上部未冒落的的岩层在不同程度上得到支撑，顶板得到了充分垮落。该采空区由下往上形成了“纵三带”即：冒落带、裂缝带、弯曲下沉带。在回采工作面前后方形成了“横三区”即：应力降低区、应力增高区、应力稳定区。沿采空区边缘产生支承压力带。工作面前方煤壁形成超前支承压力，工作面超前支撑压力峰值一般位于距煤壁4-8米，影响范围40-60米，应力增高系数2.5-3。距工作面一定距离的采空区范围内，存在较小的支撑压力。形成应力降低区。工作面两端沿上下顺槽煤壁形成侧向压力，侧向压力范围一般为15-30米，应力增高系数为2-3。侧支承压力和超前支承压力，在上下顺槽与采空区交叉点汇合，形成叠合支承压力，叠合支承压力可达到原岩应力5-7倍，甚至更高。所以下分层巷道布置尽量避开叠合支承压力区。
4.极近距离煤层的巷道支护方式
由于极近距离煤层层间距近，支护方式有锚杆、锚索支护（锚杆、锚索长度根据情况可选不同规格）、钢棚支护或注马丽散加固支护等几种方式联合支护。
5.上覆煤层底板即下部煤层顶板的破坏程度对巷道支护的影响
（1）如果两层煤层的间距不超过0.5米，可视为夹石。即下层顶板相当于煤层的夹矸。上下煤层可同时开采，此时巷道支护可锚杆锚索支护。如上部煤层已开采，开采下部煤层只能留煤顶，巷道支护只能用锚杆挂网、架可伸缩性钢棚联合支护。
（2）当层间距0.5米﹤hj≦1.5米时，上部煤层开采后，下层顶板完全损伤破坏，为破碎顶板。该类顶板完整性遭到严重破坏，如果下部煤层的回采巷道布置在上部煤层采空区下，由于顶板破碎或没有形成足够厚度作为锚固层，巷道只能采用可伸缩型钢棚。并结合锚杆挂金属网支护。
（3）如果两煤层间距1.5米＜hj≦6米，上部煤层开采后，该顶板尚未完全破碎，且具备足够的厚度作为锚固体。如果下部煤层的回采巷道布置在上部煤层采空区下，巷道顶板可选用锚杆支护。
6.实例说明极近距离煤层巷道布置及支护方式
马口矿11#-2层402盘区位于矿井井田11#-2煤层东北部，可采储量为364.7万吨，现由于资源枯竭，决定开采该煤层。
11#-2煤层顶板为砂质泥岩、细砂岩。倾角平均4°，煤厚1.6～2.0m，平均1.85m。上覆为马口矿11#-1层采空区（采用房柱式开采）及小窑破坏区，破坏情况不详。层间距0.55～1.5m，平均0.8m。
回采巷道布置方案：根据该盘区的地质情况，回采工作面采用两巷布置，分别为机轨合一顺槽和回风顺槽，顺槽巷留顶煤掘进（0.5-0.8m）。机轨合一巷断面为4.2×2.4m，回风顺槽巷断面为3.5×2.4m。
支护形式：采用锚杆、锚索、工字钢棚支护，锚杆为φ=18mm、L=1.5m、L=1.7m的螺纹钢锚杆，锚索为φ=15.24mm、L=2m、L=4m的钢绞线。钢棚间距1m。
7.结语
总之，极近距离煤层开采巷道布置方式决定着工作面整个回采期间巷道支护的难易程度，而巷道支护的难易又取决于上部煤层煤柱荷载在其底板煤（岩）层中的应力传递情况。