近距离煤层采空区下回采巷道布置方案研究

孙 文

（同煤集团煤峪口矿技术科，山西 大同 037003）

在煤炭开采过程中，下煤层回采巷道的布置位置关系到巷道围岩控制效果和煤矿安全生产，同时，巷道布置位置对于巷道支护难度、支护成本和工作面回采率等影响很大。因此，近距离煤层采空区下回采巷道布置的选择与煤矿安全和经济有着密切关系，科学合理的巷道布置可以让支护效果更好，成本更低，为煤炭开采打下良好的基础。

本文针对煤峪口矿近距离煤层回采巷道位置与煤柱尺寸较大的问题进行分析与研究，提出更加合理的方案。

1 概况

煤峪口矿14#层307盘区于2017年7月开采结束，14#层406盘区于2017年9月开采结束，14#层410盘区将成为今后主采盘区。14#层410盘区与上覆11、12#层410盘区层间距为2～9m，为近距离煤层。为使巷道易于掘进维护，14#层410盘区原工作面布面方式为与11、12#层410盘区相应工作面内错布置，与上覆层采空区相应工作面两巷内错留设煤柱为4～5m，导致14#层410盘区相邻工作面面间煤柱为36m，留设煤柱尺寸较大，造成了煤炭资源的浪费。

2 近距离煤层下煤层回采巷道布置研究

2.1 下煤层回采巷道布置方法

410盘区有11#、12#和14#三个煤层，其中11#和12#合并层已经采空，14#层410盘区与上覆11#、12#层410盘区层间距为2～9m。在对近距离煤层进行开采的时候，上覆煤层的开采会影响下煤层的开采，特别是会破坏甚至严重破坏下煤层的顶板完整性。另外，上覆煤层开采后垮落的矸石会影响下煤层的顶板应力，其边界煤柱和区段煤柱会导致下煤层顶板局部应力集中，易导致顶板冒落、围岩大范围变形，加大了支护的难度。

11#和12#煤层开采后，原岩应力重新分布，形成了工作面周围局部范围应力集中。工作面拐角位置会产生超前支承压力和侧向支承压力的叠加，应力集中更明显，同样的压力叠加也会产生在区段煤柱上。这些压力通过煤柱传向底板，使得下煤层回采巷道围岩应力分布复杂多变。

一般而言，近距离煤层下煤层巷道的布置方法有内错式、外错式和重叠式三种：

（1）内错式布置是把回采巷道布置在上煤层采空区下的卸压带范围内，布置巷道处在应力降低区，便于巷道的支护。其缺点是需要留设较大范围区段煤柱，使得下煤层工作面的长度减少，回采率大大降低。

（2）外错式布置是把回采巷道布置在上煤层实体煤柱下，可以加大下煤层工作面长度，提高回采率。其缺点是下煤层回采巷道位于高应力区，巷道围岩稳定性差，支护难度大。

（3）重叠式布置是把回采巷道布置在上煤层巷道的竖直正下方，上下煤层的工作面长度一样，保证了回采率，也使得掘进方向容易控制。其缺点同样是巷道围岩控制难度较大。

2.2 410盘区回采巷道布置方案分析

14#层410盘区81012工作面、81014工作面巷道通过跨上覆层工作面面间煤柱布置，将巷道布置在11、12#煤层采空区下的卸压带内，使巷道处于煤柱影响下底板岩层中的应力降低区内，巷道易于掘进维护。81010工作面与81012工作面面间煤柱留设8m，81016工作面与81014工作面面间煤柱留设8m。

3 下煤层回采巷道布置方式比较

将巷道布置在应力水平低且均匀分布的煤岩层中，将会极大提高巷道的稳定性，降低支护成本与后期的维护成本。极近距离煤层下行开采中，下煤层合理的回采巷道位置主要取决于巷道与上煤层残留煤柱的相对位置关系，即下煤层回采巷道距上煤层煤柱的合理垂直距离及相应合理的水平距离。鉴于煤层回采巷道的服务性质，巷道一般只布置于煤层中，巷道与上部煤层之间的垂直间距无法选择，为了避开应力集中区域和破碎区域，只能通过选择合理的水平距离使巷道的布置尽量满足该条件。

14#层410盘区原来工作面回采巷道布置方式与现81012、81014工作面布置方式作比较，如图1所示。

从图中可以看出，原布置方式为：14#层81012工作面21012巷与51012巷分别位于11、12#层81012工作面采空区下方的煤层中，为内错式布置，与11、12#层21012巷、51012巷内错距离为6m，工作面切巷长度为134m。从布置的位置来看，巷道位于垂直应力降低区内，围岩应力比较小，但留设煤柱尺寸大，煤炭采出率低，工作面长度太短。

图1 工作面层间对照图及两种布置方式比较

改进后的布置方式为：14#层81012工作面21012巷位于11、12#层81010工作面21010巷偏右8m处，位于采空区的下部；14#层81012工作面51012巷位于11、12#层81012工作面21012巷偏右8m处，位于采空区下方的煤层中，为内错式布置，内错距离为8m，工作面切巷长度为175m。从布置的位置来看，巷道位于垂直应力降低区内，围岩应力比较小，而且距离煤柱边缘有一定距离，降低了应力大小，减小了留设煤柱尺寸，工作面长度增加，提高了煤炭采出率。

改进后的布置方案相比原方案要好，围岩控制难度降低，而且采出率增加了。14#层410盘区81012工作面回采巷道的布置是各个因素综合考虑的结果，结合上覆11、12#层410盘区工作面的布置位置、煤柱的留设尺寸、煤柱下的底板应力分布情况及14#层21012巷的合理布置等因素综合考虑，确定14#层21012巷位于11、12#层81010工作面下方采空区内，14#层51012巷位于11、12#层81012工作面采空区下。这样布置可以使14#层410盘区81012工作面两巷都位于采空区下，之后布置14#层410盘区81010工作面留设煤柱时不必考虑11、12#层残留煤柱的影响，所留的煤柱尺寸较小，同时使得14#层81012工作面的长度增加，提高了14#层410盘区煤炭的采出率。14#层410盘区81014工作面布面方式与81012工作面相同，且81014工作面51014巷位于81016工作面揭露的断层外侧。

4 应用情况

改进后的布置方式应用于14#层410盘区81010工作面、81012工作面、81014工作面。按照原布置方式：81010布面两顺槽长度为995m，切巷长度为135m，预计可采出煤量为39万t；81012工作面两顺槽长度为995m，切巷长度为135m，预计可采出煤量为39万t；81014布面两顺槽长度为995m，切巷长度为135m，预计可采出煤量为39万t。共计117万t。按照现布置方式：81010布面两顺槽长度为995m，切巷长度为125m，预计可采出煤量为36.5万t。81012工作面两顺槽长度为995m，切巷长度为175m，预计可采出煤量为53万t。81014工作面两顺槽长度为995m，切巷长度为174m，预计可采出煤量为50万t。总计139.5万t。

因此，综合来看总共可以多采出煤量为22.5万t。

5 总结

（1）分析了近距离煤层开采下回采巷道布置的基本方案，研究了410盘区近距离煤层开采下回采巷道的布置方法，新的布置方法让巷道处于垂直应力降低区域，减小了留设煤柱尺寸，提高了采出率。

（2）通过实践检验，新的布置方式比较合理，两个工作面累计多采出煤炭量为22.5万t。证明该方案具有较好的经济效益，可以为类似工作面提供参考。