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摘要：板石煤矿为了开采20#煤12002采空区之上19#煤层11902工作面，对上行开采技术进行可行性分析。上、下煤层的层间距和下部开采煤层所采出的厚度对能否进行上行开采起着决定性的作用，所以上行开采的判别方法都是根据上下煤层层间距和下部煤层的采厚进行的。本文应用“三带判别法”进行理论计算并应用udec模拟采空区之上三带的分布规律。11 902工作面处于12 002工作面顶板的弯曲下沉带，所以11 902工作面的上行开采是可行的。
关键词：上行开采 ；数值计算 ；三带判别法
1 “三带判别法”的基本观点
根据国内外的上行开采的开采经验和科研学者的研究发现，合理的煤层间距是上行开采的前提条件。当下部煤层采出后，其上覆岩层在应力重新分布的过程中变形和破坏，在垂直方向上岩层被划分为“三带”，即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带；煤层间距越小，上部煤层的变形越严重，煤层被破坏的程度越大，开采难度增大；在煤层间距太小的情况下，甚至会出现台阶下沉而导致上部煤层失去开采价值。所以，只有当煤层之间的间距合理，才能保证上部煤层的安全顺利开采。
若计划开采的上部煤层与下部煤层的层间距较小，且上部煤层处于下部煤层开采后形成的顶板冒落带时，从而导致上部煤层冒落至下部煤层的采空区，煤层的连续性严重破坏，无法上行开采；
若计划开采的上部煤层处于下部煤层开采后形成的顶板裂隙带时，上位煤层的破坏较小，没有发生台阶错动，煤层连续性较好，在开采时采取相应的技术和安全措施，可以对上部煤层进行上行开采；
若计划开采的上部煤层处于下部煤层开采后形成的顶板裂隙带上部时，上位煤层未被破坏，可以对上部煤层进行上行开采；
2 “三带判别法”理论计算
煤层倾角的大小、上覆岩层和岩层间的力学性质不同，导致采出煤层的上覆岩层的位移和破坏情况各异。对于缓斜煤层，当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，上覆岩层中形成的垮落带和断裂带最大高度Hm、H1i的计算可用表1.1、表1.2所给出的公式计算。
板石煤矿井田内主含煤地层岩石单向抗压强度最小值为0.80 MPa，最大值为66.13 MPa，平均值为25.00 MPa，岩石性质为中硬。运用（85）煤生字第785号《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》提供的计算公式，计算12 002工作面采空区冒落带、裂隙带高度。已知12 002工作面平均采厚2.7 m。
根据板石煤矿现场实际情况，选择厚煤层分层开采时垮落带和裂隙带高度计算公式，分别计算12 002综采工作面的冒落带和裂隙带高度：
式中：Hm —冒落带高度，m；
ΣM —累计开采厚度，m。
式中：Hli—裂隙带高度，m；
ΣM —累计开采厚度，m。
在11 902工作面区域内，19号煤层与20号煤层的层间距为30 m，根据以上计算结果，11 902工作面全部位于下部12 002综采工作面采空区的裂隙带，因此可以采用上行开采的方法对11 902工作面进行开采。
3 三带的数值模拟分析
12 002工作面煤层平均厚度为2.7 m。根据板石煤矿的实际采高，实际开采厚度为2.7 m。模拟过程中工作面控顶范围取4 m，回采高度选定2.7 m，以循环进度0.6 m逐次开挖（回采），观测工作面顶板变化情况。模拟结果见图1.1～1.4所示。
图1.1 工作面推进20.4m时顶板状态
Fig. 1.1 Advance of the face two ten point four m roof condition
图1.2 工作面推进31.8m时顶板初次冒落
Fig. 1.2 Advance of the face three eleven point eight m roof fall at first
图1.3 工作面推进46.8m时顶板二次冒落
Fig. 1.3 Advance of the face at forty six roof secondary risk falling
图1.4 工作面推进62.4m时顶板三次冒落
Fig. 1.4 Advance of the face six twelve point four m roof fall at three times
当12 002工作面推进到31.8 m时，顶板发生了初次冒落，冒落高度为8 m，初次来压步距为31.8 m。工作面推进到46.8 m时，顶板出现二次冒落，冒落高度6 m，裂隙高度16 m，顶板第二次来压步距为15 m。工作面推进到62.4 m，顶板出现三次冒落，冒落高度6 m，裂隙高度18 m，顶板第三次来压步距为15.6 m。根据现场的监测数据，初次来压步距及周期来压步距与现场实际情况基本相吻合，且通过以上数值模拟计算得知12 002工作面顶板冒落带高度为8 m，裂隙带高度为18 m，由此可知，数值模拟计算得出的12 002工作面的冒落带和裂隙带高度均小于理论计算所得数值，即 11 902工作面处于12 002工作面顶板的弯曲下沉带，所以11 902工作面的上行开采是可行的。
4 结论
本文利用上行开采理论对板石煤矿上行开采的可行性进行论证，采用数值模拟手段对进行上行开采的11 902工作面上行开采的可行性、工作面矿压显现规律、上覆岩层垮落规律进行了分析。11 902工作面处于12 002工作面顶板的弯曲下沉带，所以11 902工作面的上行开采是可行的，并根据以上分析和开采实践中得出的结论对11 902工作面进行上行开采设计提供依据。■
参考文献
[1] 中国矿业大学.煤矿岩层与地表移动[M].北京：煤炭工业出版社，1981：2-7.
[2] 王亮.木城涧上行开采相似材料模拟实验和数值模拟研究[D].阜新：辽宁工程技术大学，2007.
[3] 汪理全.煤层（群）上行开采技术[M].北京：煤炭工业出版社，1995：2-3
[4] 雷明辉，宋振骐.缓倾斜煤层群上行开采的研究[J].山东矿业学院学报，1992，11（3）：213-219.
[5] 陳新胜.急倾斜煤层群上行顺序开采[J].煤矿开采，1993：24-26
[6] 沈五名.近距离薄煤层上行低综开采实践[J].煤炭科技，2005，24（10）：50-52.
[7] 许家林.岩层采动裂隙分布理论与应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[8] 煤炭科学研究院北京开采研究所编著.《煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用》[M].北京：煤炭工业出版社，1981.
[9] 煤炭科学研究院北京开采研究所编著.《煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用》[M].北京：煤炭工业出版社，1981.
关键词：上行开采 ；数值计算 ；三带判别法
1 “三带判别法”的基本观点
根据国内外的上行开采的开采经验和科研学者的研究发现，合理的煤层间距是上行开采的前提条件。当下部煤层采出后，其上覆岩层在应力重新分布的过程中变形和破坏，在垂直方向上岩层被划分为“三带”，即冒落带、裂隙带和弯曲下沉带；煤层间距越小，上部煤层的变形越严重，煤层被破坏的程度越大，开采难度增大；在煤层间距太小的情况下，甚至会出现台阶下沉而导致上部煤层失去开采价值。所以，只有当煤层之间的间距合理，才能保证上部煤层的安全顺利开采。
若计划开采的上部煤层与下部煤层的层间距较小，且上部煤层处于下部煤层开采后形成的顶板冒落带时，从而导致上部煤层冒落至下部煤层的采空区，煤层的连续性严重破坏，无法上行开采；
若计划开采的上部煤层处于下部煤层开采后形成的顶板裂隙带时，上位煤层的破坏较小，没有发生台阶错动，煤层连续性较好，在开采时采取相应的技术和安全措施，可以对上部煤层进行上行开采；
若计划开采的上部煤层处于下部煤层开采后形成的顶板裂隙带上部时，上位煤层未被破坏，可以对上部煤层进行上行开采；
2 “三带判别法”理论计算
煤层倾角的大小、上覆岩层和岩层间的力学性质不同，导致采出煤层的上覆岩层的位移和破坏情况各异。对于缓斜煤层，当煤层顶板覆岩内为坚硬、中硬、软弱、极软弱岩层或其互层时，上覆岩层中形成的垮落带和断裂带最大高度Hm、H1i的计算可用表1.1、表1.2所给出的公式计算。
板石煤矿井田内主含煤地层岩石单向抗压强度最小值为0.80 MPa，最大值为66.13 MPa，平均值为25.00 MPa，岩石性质为中硬。运用（85）煤生字第785号《建筑物、水体、铁路及主要井巷煤柱留设与压煤开采规程》提供的计算公式，计算12 002工作面采空区冒落带、裂隙带高度。已知12 002工作面平均采厚2.7 m。
根据板石煤矿现场实际情况，选择厚煤层分层开采时垮落带和裂隙带高度计算公式，分别计算12 002综采工作面的冒落带和裂隙带高度：
式中：Hm —冒落带高度，m；
ΣM —累计开采厚度，m。
式中：Hli—裂隙带高度，m；
ΣM —累计开采厚度，m。
在11 902工作面区域内，19号煤层与20号煤层的层间距为30 m，根据以上计算结果，11 902工作面全部位于下部12 002综采工作面采空区的裂隙带，因此可以采用上行开采的方法对11 902工作面进行开采。
3 三带的数值模拟分析
12 002工作面煤层平均厚度为2.7 m。根据板石煤矿的实际采高，实际开采厚度为2.7 m。模拟过程中工作面控顶范围取4 m，回采高度选定2.7 m，以循环进度0.6 m逐次开挖（回采），观测工作面顶板变化情况。模拟结果见图1.1～1.4所示。
图1.1 工作面推进20.4m时顶板状态
Fig. 1.1 Advance of the face two ten point four m roof condition
图1.2 工作面推进31.8m时顶板初次冒落
Fig. 1.2 Advance of the face three eleven point eight m roof fall at first
图1.3 工作面推进46.8m时顶板二次冒落
Fig. 1.3 Advance of the face at forty six roof secondary risk falling
图1.4 工作面推进62.4m时顶板三次冒落
Fig. 1.4 Advance of the face six twelve point four m roof fall at three times
当12 002工作面推进到31.8 m时，顶板发生了初次冒落，冒落高度为8 m，初次来压步距为31.8 m。工作面推进到46.8 m时，顶板出现二次冒落，冒落高度6 m，裂隙高度16 m，顶板第二次来压步距为15 m。工作面推进到62.4 m，顶板出现三次冒落，冒落高度6 m，裂隙高度18 m，顶板第三次来压步距为15.6 m。根据现场的监测数据，初次来压步距及周期来压步距与现场实际情况基本相吻合，且通过以上数值模拟计算得知12 002工作面顶板冒落带高度为8 m，裂隙带高度为18 m，由此可知，数值模拟计算得出的12 002工作面的冒落带和裂隙带高度均小于理论计算所得数值，即 11 902工作面处于12 002工作面顶板的弯曲下沉带，所以11 902工作面的上行开采是可行的。
4 结论
本文利用上行开采理论对板石煤矿上行开采的可行性进行论证，采用数值模拟手段对进行上行开采的11 902工作面上行开采的可行性、工作面矿压显现规律、上覆岩层垮落规律进行了分析。11 902工作面处于12 002工作面顶板的弯曲下沉带，所以11 902工作面的上行开采是可行的，并根据以上分析和开采实践中得出的结论对11 902工作面进行上行开采设计提供依据。■
参考文献
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[5] 陳新胜.急倾斜煤层群上行顺序开采[J].煤矿开采，1993：24-26
[6] 沈五名.近距离薄煤层上行低综开采实践[J].煤炭科技，2005，24（10）：50-52.
[7] 许家林.岩层采动裂隙分布理论与应用[M].徐州：中国矿业大学出版社，2003.
[8] 煤炭科学研究院北京开采研究所编著.《煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用》[M].北京：煤炭工业出版社，1981.
[9] 煤炭科学研究院北京开采研究所编著.《煤矿地表移动与覆岩破坏规律及其应用》[M].北京：煤炭工业出版社，1981.