一、項目背景
某煤礦目前開采1-1煤、2-2煤煤層，其中，1-1煤可采厚度1.50~2.15m，平均1.73m，屬于中厚煤層，埋深92.91~153.23m，平均129.04m；2-2煤可采厚度4.12~5.96m，平均4.89m，屬于厚煤層，埋深40.68~211.42m，平均162.27m。1-1煤與2-2煤層間距51.17~60.34m，平均54.16m，層間距較穩(wěn)定。
開采下部煤層時，受上煤層采空區(qū)遺留煤柱在底板形成的應力集中影響，易導致下煤層應力影響區(qū)內的頂板和煤層結構裂隙發(fā)育，極易發(fā)生冒頂、漏頂象，可能出現(xiàn)煤柱失穩(wěn)破壞導致的下煤層頂板大面積突然垮落，造成切頂壓架事故，嚴重威脅工作面安全生產。
二、研究內容
為解決開采難題，對該礦近距離煤層協(xié)調開采技術進行研究，主要依據(jù)鉆孔應力計測試以及CT探測揭示1-1煤層開采對下方煤層的影響范圍以及2-2煤層自身開采的超前影響范圍，結合2-2煤層工作面礦壓顯現(xiàn)及巷道頂板離層特征，確定下煤層合理的滯后回采距離。
1.通過安裝3組鉆孔應力計監(jiān)測分析，209工作面回風順槽超前支承壓力影響范圍27.6~50.7m，平均41.3m，應力峰值超前工作面6.2m，應力集中系數(shù)1.32；209工作面膠運順槽超前支承壓力影響范圍37~43m，平均40m，應力峰值超前工作面5.6m，應力集中系數(shù)1.11，應力峰值為5.65MPa；209工作面及102工作面回采對211工作面煤體內采動應力影響不明顯。
2.通過現(xiàn)場PASAT測試掃描，209工作面超前應力范圍不大于59.5m，211工作面位于102工作面后方47.5m出現(xiàn)應力集中區(qū)，表明此時上煤層工作面頂板開始垮落。
3.102工作面周期來壓步距平均15.7m，來壓強度平均38.8MPa（9749kN）。209大采高工作面在日推進度平均12.3m/d條件下，工作面周期來壓步距7.2~18.8m，平均12.4m；9877~12240kN，平均11230kN；動載系數(shù)1.17~1.80，平均1.5，動載強烈。通過對支架運轉工況曲線、支架工作阻力分布頻次、支架循環(huán)末阻力、支架受力均衡性分析，認為ZY12000/25/50D支架滿足控頂要求。
4.數(shù)值模擬研究認為，該礦上下兩層煤水平間距50m以外，拉應力區(qū)不會擴展至整個層間距，合理滯后不應小于50m。基于超前移動角實測分析認為，2-2煤開采對1-1煤的超前影響距離為21m，2-2煤層工作面滯后1-1煤層工作面安全距離為52.4m。
5.從“2-2煤層大采高工作面超前影響距離+安全距離+1-1煤層開采對2-2煤層大采高工作面的滯后影響距離”分析合理回采間距，結合理論分析、數(shù)值模擬以及類比分析，綜合得出該煤礦上下煤層壓茬工作面同采合理滯后距離不小于138.4m。
6.2-2煤層上覆3m左右存在厚度為14.26m的巨厚粉砂巖，是影響2-2煤層大采高工作面礦壓顯現(xiàn)的關鍵巖層，采取合理的水力壓裂方案進行頂板處理。
7.依據(jù)2-2煤工作面傾向實測的邊界角和移動角，計算得出對1-1煤層的側向影響距離最大36m，小于209工作面膠運順槽至102工作面回風順槽的錯距43.6~47.1m；在209工作面整個回采過程中，102工作面回風順槽變形量始終較小，表明下煤層開采對上層煤相鄰工作面沒有明顯影響。在102工作面開采時，209輔運順槽頂板離層量變化小，除個別測點頂板離層量最大達361.2mm外，多數(shù)測點離層量最大僅38.8mm，底鼓量最大200~300mm，兩幫移近量最大300~400mm，表明102工作面回采對209工作面的影響同樣不顯著，因此，現(xiàn)有2-2煤層工作面及1-1煤層工作面布置合理，能夠滿足安全開采要求。
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