近距离煤层开采

浅谈马口煤矿极近距离煤层

采空下开采设计

[摘要] 对马口煤矿极近距离煤层采空下开采设计进行分析，并通过生产实践总结出一套可靠的采掘安全保障系统，形成了一套完整的极近距离煤层采空下开采技术，对近距离煤层开采具有指导作用，具有广阔的推广应用前景。

[关键词] 极近距离煤层；采空区下；巷道布置；开采技术。

马口煤矿404盘区13#-1层于2010年底开采结束，为保证盘区正常接替，必须开采404盘区下部13#-2层。404盘区13#-1层与13#-2属极近距离煤层，层间距不稳定。我矿从科学合理的盘区开采设计到首采面13#-2层8402工作面掘进、开采的成功完成，总结出宝贵的理论基础和实践经验，形成一套完整的极近距离煤层采空下开采技术。

1、盘区概况

13#-2层404盘区所处的开采水平为1185水平，上部13#-1层均已回采结束，盘区走向长度1161m，倾斜长度480—615m。煤层厚度

1.8m~3.1m，平均厚度

2.6m，煤层倾角1°—5°，平均3°，13#-1和13#-2煤层层间距1.0m~2.5m，平均2m。

404盘区内地质构造复杂，有陷落柱2个，断层分布较密集。13#-2层顶板为砂岩，层理、节理发育，稳定性差，掘进和回采时顶板不易维护，易发生冒顶事故。

2、开拓方案说明

2.1 盘区巷道布置

13层盘区8402综采工作面顺槽巷道采用内错距布置方式。如图1所示。

2.2上下顺槽内错距的确定

13#-2层受上覆13#-1层采空区及层间距的影响，根据上部采空区塌落稳定后采空区及巷间煤柱的压力传递范围，选择13#-2层工作面与13#-1工作面内错式布置。根据顺槽平巷矿山压力显现规律，13#-2层顺槽在其与13#-1层层间距确定的情况下，应布置于压力的传递影响角以外，压力影响角与煤层倾角、层间岩石性质有关，一般情况下当煤层

倾角小于250时，压力影响为250~450，13#-2层上覆13#-1层煤层倾角一般为10~60，所以上下顺槽内错距应按水平煤层压力影响范围公式计算：

L≧H·tgθ

式中L ——上下顺槽内错距，米；

H——13#-2与13#-1层间距，米，取2米；

θ——压力影响角，度，取35°。

L≧H·tgθ= 2·tg35°=1.4米

根据上述公式计算及马口煤矿13#-1层与13#-2层层间距及岩石性质情况，以及根据矿压观测沿走向上13#-1层巷道对13#-2层巷道布置影响，最终确定上下顺槽净煤柱为5米，如图2所示：

3、首采面8402工作面开采情况

3.1 13#-2层8402工作面基本概况

13#-2层8402工作面相对上部13#-1层8402工作面内错布置，两顺槽均内错5m，工作面走向长度560m，可采长413m（保护煤柱147m），工作面倾斜长度130m。

3.2 首采面8402工作面掘进情况

3.2.1 实体煤下巷道掘进情况

8402工作面上覆采空区段为1089m~1205m，在非采空区段巷道掘进时皮带巷高度为2.6m，宽度为4.5 m，回风巷高度为2.6m，宽度为3.8m，两巷均沿13#-2层顶板掘进，支护形式为锚杆网、锚索联合支护。切巷宽8m，高2.6m，锚杆、锚索联合支护。

3.2.2 采空区下巷道掘进及维护

由于13#-2层与13#-1属极近距离煤层，且层间距极不稳定，其中200m范围采空下13#-2层与13#-1层间距0.5m~2.0m，平均1.5m，所以巷道掘进时采用留设13#-2顶煤掘进，支护采用锚网和工字钢棚联合支护。

巷道在采空区范围下掘进时压力显现非常明显，在5402巷具体表现为：所留设的顶煤由于节理裂隙发育，整体性差，加之顶板压力大，顶煤相当破碎，顶煤边掘边冒，掘进时随掘随冒，冒顶长度总计为100m，冒顶宽度为1.0m~2.5m高度为0.4~1.1m；能留住的顶煤处，由于顶煤已破碎，托于工字钢棚上方，压力显现：工字钢棚梁有变形。

为了提高近距离煤层留顶煤复合顶板巷道顶板的稳定性，我矿在极近距离煤层巷道13#-2层5402巷首次进行了小孔径全长锚固螺纹钢锚杆试验，该试验不仅实现了锚索和锚杆支护机具统一采用气动锚索

钻机，大大提高了锚杆支护的安全可靠性，而且由于对锚固区的围岩整体约束，使锚杆支护系统刚度大大增强，有效的控制了顶板变形。为了解决锚杆托板压烂、锚杆螺帽压飞、锚杆杆体被拉断带来的支护及安全问题，我们采取了打2.0m短锚索加强支护的措施，支护能力大大提高，支护效果非常理想。

针对棚梁压弯严重的现象，我们及时把棚距由0.8m改为0.5m，在压弯的棚梁下支设单体液压支柱和木桩防止变形加剧。同时主动掌握近距离煤层矿压显现特点及动压规律，在掘进巷道中每隔100m安装一块压力盒和没50m设一组顶板离层仪，定期观测压力与离层显现情况，发现压力大时，及时采取措施进行处理。

通过以上支护工艺变更后巷道维护虽得到了一定的改善，但由于留设的顶煤节理裂隙发育，整体性差，加之上覆采空冲击压力的影响，仍经常发生顶煤边掘边冒的现象。为了更主动的超前解决巷道维护问题，我矿采用马丽散聚合产品对巷道顶煤进行超前加固，超前注入马丽散后，顶板的整体性得到加强，有效的防止了冒顶的发生，巷道矿压显现明显减少。新技术的不断使用保证了巷道的安全掘进，简化了施工工艺，减轻了工人的劳动强度，提高了巷道的单进水平，为8402工作面按期圈出及安全顺利回采打下了坚实的基础。

3.3 8402工作面回采情况

13#-2层8402工作面从2012年4月10日正式生产，现已顺利回采90d，总进度413m，工作面经历了从实体煤下→采空区下→实体煤下的安全回采，累计总产量19万t，平均日产2080t，最高日产2600t，

最高月产7万t，最低月产5万t。

3.3.1 采煤方法

工作面采用单一长壁后退式综合机械化开采方法，全部跨落法辅助人工强制放顶管理顶板。工艺流程为：单向割煤，尾部斜切进刀→上行割煤→推溜→移架，下行清煤。

3.3.2 工作面设备配置

采高选择：本工作面在开采上覆实体煤段时，见顶见底，采高2.6m；开采上覆采空区段时，见底留顶，保证复合顶板厚度2.5m，采高2.1m。

支架选型：根据开采13#-1层时的采高为2.8m，留设顶煤厚度约0.5m可计算13#-2层时每架支架所承受的最大静压力为上覆13#-1层顶塌实时岩体冒落带及0.5m顶煤的重量之和，如图3所示。

Pd=4.5×1.5×（0.5×1.35+9×2.5）=155.4吨/架

上式中：4.5 为支架接顶长度；1.5为支架宽度；0.5为留设顶煤厚度；1.35为煤的容重；9为上覆13#-1层顶板充填满13#-1层采空冒落带高度；2.5为岩石容重。

若按1.5的安全系数计算，则每架支架的支承能力应为233.1t/架，换算可得每架支架的支承能力应大于2284.38KN。

所以本工作面选择ZZS5200/12/23支架可满足生产需要。

3.3.3 工作面进上覆采空区下时的技术措施

工作面进入采区前30m时，采高由2.6m逐渐降低为2.5m，留设顶煤以保证顶板厚度在2.5m以上；工作面进入采空区前20m时向煤体打钢针，向煤壁打锚杆护帮，防止片帮，减少自由面；支架移架采取紧跟采煤机前滚筒及时移架；把液压支架的大护壁板更换为小护壁板，以减小机道空顶距离。

工作面出采区前15 m时坚持及时移架，当进入实体煤后采用带压移架；进入实体煤后，逐渐加大采高至2.6m后，更换小护壁板为大护壁板。

3.3.4 工作面矿压显现情况

8402工作面在实体煤下推进，支架阻力平稳，安全阀按周期来压步距28m-35m均匀开启；当工作面推进到上覆采空区前20m至进入采空前7m时，工作面及巷道片帮严重，顶板压力增大，局部破碎冒落，支架阻力增大到30Mpa左右，安全阀80%开启；当工作面推进至距采空区边界7m时，工作面进入煤体的塑性变形区，顶板压力变小，煤壁片帮现象减轻；当工作面完全推进至采空区下后，顶板压力小，煤壁平直，截齿牙痕明显，支架阻力平稳，安全阀很少开启；当工作面推进至采空区范围外15m时，压力显现与工作面进入采空区时相似，强度稍弱。

3.3.5 超前、端头支护管理

超前支护采用DZ31.5-28/100型单体液压支柱、1.2m长π型钢梁进行支护，在实体煤下支护长度两巷均为20m，双排支设，柱距0.8m。采空区下单体液压支柱直接支护在原支护棚梁下，5402巷超前支护60m，双排支设；2402巷超前支护30m，双排支设。

在实体煤下安全出口处支护的原超前支护不能提前回取，每循环只能回取二根单体支柱。在采空区下原超前支护不变的情况下，增设迈步式抬棚，抬棚支护方式为二对四梁，棚梁为11#工字钢，长度为4.0m，每对抬棚梁间距0.3m，两对抬棚间距为1m。移架与抬棚迈步的关系为：当顶板比较完整时，先移两对梁的第一组梁，回取支架与抬棚之间的抬棚未架设的原支护棚梁、单体支柱，回取后，重新支设在第二组梁的左（或右），错距0.8m，再移架，依次往复；当顶板破碎时，抬棚梁进行迈步前移，采取延续棚梁，抬棚棚梁与原支护棚梁进入支架上方，在抬棚彻底进入采空区后，用回柱车将其回出。

工作面上下端头支护均由工作面支架设至巷中，巷中至煤柱侧由DZ31.5-28/100型单体液压支柱、1.2m长π型钢梁均匀支设至支架与煤帮中间，柱距0.8m，支设范围为放顶线至煤壁线，每循环回一次。工作面端头支架距煤帮小于0.8m时，端头将不采取加强支护，端头支架至煤帮为0.8m-2.5m时，平行顺槽在支架与煤壁中间支设一排单体支柱，端头支架距煤壁1.8m~2.5m时，平行支架支设两排单体支柱，其中在切顶位置必须支设两根关门柱。当进入采空区下顶板比较破碎时，抬棚梁及原巷道支护棚梁进入支架上方，端头支护采用单体液压

支柱支设在原巷道支护棚梁下，每梁棚下支设一根，共一排。

3.3.6 通防综合管理

13#-28402工作面为一低瓦期工作面，但上覆采空区CO浓度超标，回采过程中对8402综采工作面采取均压防灭火措施，在2402巷口安设均压风机并在2402与5402巷口安设均压风门；对13#-1层采空区黄泥灌浆；在皮带巷与回风巷内对上覆采空区钻孔灌注氯化镁和马丽散聚合产品，有效的的防止上覆采空区CO向工作面泄露，保证工作面的安全生产。

4、存在的问题

巷道在采空区下掘进时的顶板支护不能有效的控制上覆采空的

冲击压力，支护破坏严重，巷道二次维护工程量大，回采时钢棚回收率低。巷道的掘进时底板底鼓严重，虽然采取了向煤柱打Φ108mm的钻孔卸压，但效果不明显。

5、结语

本项目研究成功后，将安全开采出404盘区13#-2层煤炭50万t，该盘区开采结束后，可创经济效益1.5亿多元。首采面开采技术研究获得成功，将为该盘区正常开采总结出宝贵的理论基础和实践经验，同时将会为我矿下部14#层、15#层近距离煤层开采提供一套可靠的采掘安全保障系统，闯出一条开采极近距离煤层的路子和成功的先进经验，促进矿井安全生产，稳产高产，增强马口煤矿生产能力，产生巨大的经济、社会效益，具有广阔的推广应用前景。

作者简介

李东，1966年1月生，山西大同人，工程师、注册安全工程师，毕业于大同煤炭职业技术学院采煤专业，大专，现任大同煤矿集团地煤公司马口煤矿总工程师。

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编订：__________________ 单位：__________________ 时间：__________________ 四台矿极近距离煤层采空 下开采技术 Deploy The Objectives, Requirements And Methods To Make The Personnel In The Organization Operate According To The Established Standards And Reach The Expected Level. Word格式 / 完整 / 可编辑

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煤峪口矿近距离薄煤层采场顶板跨落机理及支架承载分析 p煤峪口矿14#层408盘区煤层倾角1°～3°，赋存较稳定，煤厚变化大，煤层厚度一般为0.07～4.17米，盘区西翼（盘区上山）开采期间煤厚变化不大，在2米左右。盘区东翼（盘区下山）开采时煤层厚度变薄，最薄处不足1.4米，工作面偶有冲刷、夹石。 从14#层307盘区、410盘区现已掘出巷道揭露的煤层来看，赋存情况不容乐观，煤厚变化大赋存极不稳定，煤层厚度为0.8-2.3，普遍不足1.6米。 408盘区盘区西翼（盘区上山）开采期间，采煤方法为长壁全部冒落法，工作面支护采用ZZS-5600/14/28型液压支架：适应煤厚 1.6-2.6米；工作阻力：28.5MPa（5600KN），支护强度：0.73-0.98MPa，该支架完全能够适应采场支护。盘区东翼（盘区下山）煤层厚度变薄，该支架在采高上已显出不足。为保证14#层的顺利开采，支架重新选型迫在眉睫。 ZYB4400/8.5/18液压支架适应煤厚1-1.6米；支护强度：0.766 MPa；初撑力：31.4MPa（3860KN）；工作阻力：35.7MPa（4400KN）泵站压力：31.4MPa。支护强度是否能够支护采场顶板，是目前薄煤层开采采场支护急需解决的问题。 2 采区围岩状况 煤峪口矿14#层属近距离薄煤层，与11～12#层间距为2.86～10.45米，平均厚度4.39米。层间顶板为灰白色粉砂岩，上覆为11、12#层采空冒落部分。直接底灰色灰褐色粉砂岩，平均厚度1.6米。 3 采场顶板跨落机理及支架承载分析 由已采14#408盘区工作面矿压观测，工作面没有明显周期来压，有瞬时增阻。随工作面推进，直接顶在支架切顶线后1米左右跨落，支架切顶线后最大悬顶长1米左右，上覆为11、12#层采空冒落部分松散岩体随着下落。由于松散岩体高度大，采空区高度小，下落的松散岩体相互挤压，并未按流体沿斜面下滑。 11、12#合并层基本顶为灰白色中砂岩，厚度31.12—32.41米，平均31. 7米，直接顶灰白细粒砂岩细粒砂岩互层，厚度2.52—2.1米，平均2.18米。煤厚7.5-8.8米，平均煤厚8米。上下分层采高均为2.8米，下分层顶煤2.4厚米，顶煤回收率按50%计，则共采出煤厚6.8米；上下分层采出后，直接顶、下位基本顶冒落后填满采空区。 冒落岩石碎胀系数取1.35。设岩层冒落高度h： 6.8+h=1.35h

近距离煤层开采

浅谈马口煤矿极近距离煤层 采空下开采设计 [摘要] 对马口煤矿极近距离煤层采空下开采设计进行分析，并通过生产实践总结出一套可靠的采掘安全保障系统，形成了一套完整的极近距离煤层采空下开采技术，对近距离煤层开采具有指导作用，具有广阔的推广应用前景。 [关键词] 极近距离煤层；采空区下；巷道布置；开采技术。 马口煤矿404盘区13#-1层于2010年底开采结束，为保证盘区正常接替，必须开采404盘区下部13#-2层。404盘区13#-1层与13#-2属极近距离煤层，层间距不稳定。我矿从科学合理的盘区开采设计到首采面13#-2层8402工作面掘进、开采的成功完成，总结出宝贵的理论基础和实践经验，形成一套完整的极近距离煤层采空下开采技术。 1、盘区概况 13#-2层404盘区所处的开采水平为1185水平，上部13#-1层均已回采结束，盘区走向长度1161m，倾斜长度480—615m。煤层厚度 1.8m~3.1m，平均厚度 2.6m，煤层倾角1°—5°，平均3°，13#-1和13#-2煤层层间距1.0m~2.5m，平均2m。 404盘区内地质构造复杂，有陷落柱2个，断层分布较密集。13#-2层顶板为砂岩，层理、节理发育，稳定性差，掘进和回采时顶板不易维护，易发生冒顶事故。

2、开拓方案说明 2.1 盘区巷道布置 13层盘区8402综采工作面顺槽巷道采用内错距布置方式。如图1所示。 2.2上下顺槽内错距的确定 13#-2层受上覆13#-1层采空区及层间距的影响，根据上部采空区塌落稳定后采空区及巷间煤柱的压力传递范围，选择13#-2层工作面与13#-1工作面内错式布置。根据顺槽平巷矿山压力显现规律，13#-2层顺槽在其与13#-1层层间距确定的情况下，应布置于压力的传递影响角以外，压力影响角与煤层倾角、层间岩石性质有关，一般情况下当煤层

煤矿近距离煤层开采顶板控制措施

****8****煤业集团有限公司 近距离煤层开采顶板管理 安全技术措施 二〇二一年一月一日

目录 1 概况 (3) 1.1矿井概况 (3) 1.2位置、范围 (3) 1.3煤层顶底板赋存特征 (3) 1.4地质构造情况 (3) 1.5水文地质情况 (3) 1.6瓦斯、火、煤层情况 (4) 1.7上部煤层开采情况 (4) 2 围岩控制与锚杆支护原理 (4) 2.1下煤层巷道矿压特征 (4) 2.21工作面锚杆支护计算 (6) 3 巷道支护 (8) 3.1顺槽支护方案及参数 (8) 3.2切眼支护方案及参数 (11) 4 安全技术措施 (14)

1 概况 1.1 矿井概况 ****8****煤业集团有限公司位于***** 1.2位置、范围 下层煤第一个工作面为****工作面，现以第一个工作面进行说明。 ****工作面为9号煤首采面，东为一采区3条下山，西为井田边界，上覆****采空工作面，间距为6m左右。该工作面埋深352~394m，长171m，推进长度786m。采煤方法为综采一次采全高。 1.3煤层顶底板赋存特征 9号煤层顶底板岩性综合柱状。煤层位于太原组中段底部，上距8号煤层6.20~7.05m，平均6.54m。煤层厚度4.20m，煤层结构简单，含夹矸1层，为全区稳定可采煤层。煤层顶板岩性为砂质泥岩、粉砂岩、泥岩；底板岩性为砂岩、泥岩。 1.4地质构造情况 ****工作面位于华北板块鄂尔多斯板内拗陷带鄂尔多斯东缘板拗柳林鼻状块凸东部，受区域构造影响，本工作面总体上为一走向北东——南西，倾向北西的单斜构造，在此基础上伴随宽缓的波状褶曲，地层比较平缓，倾角为-5°~+3°。预计本工作面内无褶曲、大断层及陷落柱，无岩浆岩侵入现象。采区地质构造类型属简单类。 1.5水文地质情况 （1）9号煤层顶板上覆第四系和上伏第三系松散岩性孔隙含水层、二叠系****组和上、下统石盒子组砂岩裂隙含水，石碳系上统太原组灰岩含水层，其中第四系和上伏第三系松散岩性孔隙含水层、二叠系****组和上、下统石盒子组砂岩裂隙含水层富水性弱，靠大气降水补给，对巷道掘进影响较小；灰岩含水层岩溶裂隙较发育，富水性中等，预计掘进****回采巷道过程中会有少量顶板淋水。 （2）****回采巷道对应地面位置为山谷，无大的水体，盖山厚度为352~394m左右，煤层上覆砂岩含水层受大气降水补充，对掘进无影响。

四台矿极近距离煤层采空下开采技术

编号：AQ-JS-03603 ( 安全技术) 单位：_____________________ 审批：_____________________ 日期：_____________________ WORD文档/ A4打印/ 可编辑 四台矿极近距离煤层采空下开 采技术 Mining Technology Under Goaf of extremely close coal seam in Sitai Mine

四台矿极近距离煤层采空下开采技 术 使用备注：技术安全主要是通过对技术和安全本质性的再认识以提高对技术和安全的理解，进而形成更加科学的技术安全观，并在新技术安全观指引下改进安全技术和安全措施，最终达到提高安全性的目的。 四台矿404盘区10#层于2001年底开采结束，为保证盘区正常接替，必须开采404盘区下部11#层。404盘区10#层与11#属极近距离煤层，层间距不稳定。我矿从科学合理的盘区开采设计到首采面8423工作面掘进、开采的成功完成，总结出宝贵的理论基础和实践经验，形成一套完整的极近距离煤层采空下开采技术。 1盘区概况 11#层404盘区所处的开采水平为1045水平，上部10#层均已回采结束，盘区走向长度1340m~1770m，倾斜长度1180m。煤层包括11#层和盘区中部1000m段11#层与12-1#层合并层，厚度2.0m~7.4m，平均厚度4.0m，煤层倾角10~60，平均30，煤层与10#层层间距0.4m~1.5m，平均1m。

404盘区内地质构造复杂，有陷落柱4个，断层分布较密集。11#层顶板为粉细砂岩互层、层理、节理、裂隙发育，稳定性差，掘进和回采时顶板不易维护，易发生漏顶事故。 2、开发方案说明 2.1盘区巷道布置 10#层、11#层盘区巷道采用联合布置方式，开采11#层时，利用现有的开采10#层已布置的3条沿南北向布置的盘区巷，平行1045轨道大巷依次布置轨道巷、盘区皮带巷、盘区回风巷。盘区轨道巷、盘区回风巷布置在10#层，盘区皮带巷布置在11#层。顺槽巷倾斜布置，即东西向布置。如图1所示。 2.2上下顺槽内错距的确定 11#层受上覆10#层采空区及层间距的影响，根据上部采空区塌落稳定后采空区及巷间煤柱的压力传递范围，同时结合同煤集团公司王村矿近距离煤层开采经验，选择11#层工作面与10#工作面内错式布置。 根据顺槽平巷矿山压力显现规律，11#层顺槽在其与10#层层间