近距离煤层开采覆岩运动规律与控制

（晋能控股煤业集团有限公司 山西 037001）

在现阶段的煤矿开采中普遍面临着众多的问题，这些问题主要是在开采过程中操作不当造成的，而在开采近距离煤层分层时，可以有效的发现残留的煤柱，这通常会对下层的煤层产生更大的应力集中，但是这种情况的存在也有很多不好的地方，尤其是会导致下层工作覆岩结构发生一定的改变，同时矿压覆岩运动的规律也会因此而发生一定程度的变化。而这些变化的存在便给下层的采煤工作制造了更多的难题，尤其是对采煤工作面的顺槽布置提出了较高的要求，而通过实际的应用和研究调查发现对上覆岩层压力变化进行研究时，也会对下层煤层的开采安全造成一定的影响，所以为了更好的进行近距离煤层开采覆岩运动，需要对其规律和控制进行一定的研究。

1.近距离煤层开采覆岩结构分析

对于覆岩结构而言，有其复杂的一面也有其简单的一面，但是无论是复杂还是简单的地方都需要认真的对待，及时的根据地质情况对近距离的煤层开采工作进行规范，为煤矿开采工作奠定良好的基础，当然也能为近距离煤层开采覆岩运动规律与控制工作奠定良好的基础。而要想更好的进行煤层开采工作，就需要先对近距离煤层开采覆岩结构进行分析，并根据近距离煤层开采覆岩结构对上下岩层进行开采，而通过一定的研究发现近距离煤层开采覆岩结构分析主要可以概括为直接顶和基本顶的相关分析、对关键层的相关判别、上煤底板与下煤顶板破坏程度分析等几个方面，下面主要是对这几个方面的具体分析。

(1)直接顶和基本顶的相关分析

顶层主要可以分为直接顶和基本顶两个部分，但是这两个部分都是同等重要的。因为可以通过关键层理论的三带判别法对冒落带的高度进行确定，并根据柱形，来对煤层顶进行计算判定，而在对直接顶进行计算判定时发现直接顶的细砂岩大约为1.75m高，而基本顶在其上方的5.15m都为粘土层、粉砂岩还有细砂岩的复合顶板，但是基本顶的上方7.21m处为粉砂岩。在对基本顶和直接顶的岩层情况进行分析之后，要根据具体要求进行煤层的开采，以此来更好的保证煤层开采的安全性，也保证煤矿的可持续使用性。

(2)对关键层的相关判别

关键层是离层区上面较大的一个层，根据关键层的相关理论，分析发现不同的煤其关键层有所差别，对于6煤而言，其基本顶的粉砂岩为第一关键的层，占据厚度大约为7.21m；但是对于5煤来说，其基本顶的第一关键层虽然也是粉砂岩，但是这一粉砂岩占据10.9m的厚度。而5煤和6煤之间的岩层带来的载荷则全部由6煤基本顶来承担，并且6煤开采后就会造成一定的垮落，尤其是开采上方冒落的岩层，更加会对下方的岩层施加一定的载荷压力，给煤层的开采工作带来更大的难题。所以对于关键层的判别过程5煤基本顶的载荷为基本顶自身、细砂岩、粉砂岩还有6煤层开采后的冒落岩层。并且通过这一判定可以使得开采人员更加清楚的了解各煤层的状况，然后根据实际情况做出煤层开采的策略，减少意外情况的发生，提高开采成功指数，进而为国家煤层开采人员开采工作奠定更加良好的基础，也为今后的工作做出更加清楚的指导。

(3)上煤底板与下煤顶板破坏程度分析

煤层开采过程中无论是上煤底板还是下煤顶板，都需要对其破坏程度进行分析，只有在做出详细的分析后，才能更好的进行煤层开采。首选是对上煤底板破坏程度的分析，6煤开采后，造成底板岩层剪切或者拉伸破坏，破坏的程度不同，对5煤的影响就不同，当然越深影响越大，因此对6煤的破坏深度进行分析是十分必要的一项工作。其次是下煤顶板的破坏程度分析，下煤顶板的破坏程度与上煤的破坏程度有着密切的关系，因为上煤的破坏关系着5煤和6煤的开采，5煤开采厚度带入一定的公式便可以得出实际的破坏深度，为煤层的开采提供依据。

2.浅埋深近距离覆岩运动规律探讨

煤层开采工作是现阶段十分流行的一项工作，其不仅关系到国家的经济进步，还在很多方面影响着人们的生活水平，而要想更好的对现阶段的煤层进行开采，就需要详细的掌握各个煤层近距离覆岩的运动规律，并根据具体的规律进行煤矿的开采，甚至还可以在一定程度上促进煤矿开采的效率，而通过对现阶段近距离煤层开采工作的深入探讨和研究发现，浅埋深近距离覆岩运动规律探讨主要包括：煤层开采后的覆岩运动情况、煤层开采过程中煤层开采厚度分析两个主要的方面，下面主要针对煤层开采的过程和可能存在的问题对这几个方面进行了详细的分析。

(1)煤层开采后的覆岩运动情况

煤层的开采工作在实际的进行过程中会存在多个方面的状态，这一状态的存在会在一定程度上给煤矿开采工作造成一定程度的影响，而通过对煤层开采覆岩运动的情况分析发现，煤矿开采覆岩运动不仅包括离层区，还包括着缓慢下沉区、随动下沉区、破碎充填层，还有实体的煤层，这几个层根据其实际情况分层排列，并且还可以根据这一情况进行煤层开采覆岩运动示意图的绘制，重要的是，在实际的工作中，开采人员还可以借助此图对煤层开采进行分析，做好前期工作，保证开采前的顶板赋存状态，为更好的进行煤层开采工作奠定基础。

图1 煤层开采覆岩运动示意图

(2)煤层开采过程中煤层开采厚度分析

通过对煤层开采运动示意图的观察可以发现，在进行煤层开采过程中，煤层的开采厚度存在一定的差异，但是对其平均值进行计算发现大概为2.10m，而在这一厚度中最为明显的便是上覆顶板，上覆顶板是细砂岩与砂质泥岩，其中所占厚度较大的是砂质泥岩，大约能占12.77m，其次是细砂岩，所占厚度大约为12.00m，根据砂质岩的膨胀系数可以了解到在进行煤层开采时，要合理的考虑到上覆岩垮落填充采空区所需要的岩层高度，并要考虑到砂质岩抗压强度，因为砂质岩抗压程度较小，所以在使用的时候要随用随采，当然在对煤层进行完全填充时，也会因为填充部分碎涨系数而形成的破碎填层，由此可见在煤层开采过程中对煤层开采厚度进行分析是多么重要的一项任务。

3.覆岩运动数值的模拟分析

覆岩的运动数值包括很多个方面，其中比较重要的是岩层的物理力学参数、结构面的物理参数，这两个参数值关系到覆岩运动的模拟方案的制定，模拟方案需要根据各个岩层的边界设置一定的预测线，然后根据一定的物理参数制定模拟方案后对实际煤层开采过程中围岩的变形和应力状况进行一定的记录，然后对这些记录进行分析，进而得到最为精准的数据监测数值，为今后煤层开采工作提供更加方便的开采力度，为国家的经济发展奠定良好的基础。

图2 测线应力集中系数的对比分析图

4.总结

综上所述，在目前的煤矿开采中，无论是上层的煤层还是下层的煤层都需要对煤间距问题进行一定的考虑，还要注意近距离煤层开采覆岩运动的规律和控制方法。其中对于下层煤层开采而言，要及时的考虑到煤层间距较近的问题，因为煤层间距较近的问题，如果考虑不当，便会很容易导致上下两个煤层之间的岩层出现破断垮落的现象，进而影响开采工作的继续进行，严重的上煤层的空区上方还会因为相对稳定的情况对其造成二次垮落，进而导致岩层的裂隙不断的向上发育，造成更大的难度。但是在对煤层开采过程中的位移变化规律进行研究时可发现，两个煤层之间的位移变化有一个相同的特点，那便是都是在中部的位移变化较大，而两边的位移变化规律较小，甚至呈现由“V”型转变为“U”型的情况。