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煤矿巷道布置和采煤工艺的应用何晓发布时间：2021-08-18T06:25:49.944Z 来源：《防护工程》2021年13期作者：何晓[导读] 当煤矿煤层较多时，其巷道布置必须要对以下内容保持注意：第一，在对煤层进行开采时，需要注意开采活动是否会对下层煤矿或者是周围地质结构造成不利影响，并且要及时应用相关措施对巷道支撑力进行有效的提升，从而将地质情况变化对巷道的影响有效降低。
国家能源集团宁夏煤业有限责任公司汝箕沟无烟煤分公司宁夏石嘴山 753003摘要：随着我国经济的快速发展，能源消耗不断增加，特别是对煤炭资源的需求逐年增加。
基于此，为了适应市场和经济发展的要求，煤炭开采在不断的深入和广泛，但煤炭开采需要高安全系数，煤炭开采环境伊利兴，地形的复杂性决定的过程中特别注意煤矿采煤技术的选择,但也根据实际情况选择科学的支持和巷道布置方式,只有用这种方法我们才能提高煤炭开采的效率,确保安全的工作,并进一步促进煤炭采矿业的发展。
关键词：煤矿巷道；布置；采煤工艺1煤矿巷道布置的相关方法1.1多煤层的巷道布置当煤矿煤层较多时，其巷道布置必须要对以下内容保持注意：第一，在对煤层进行开采时，需要注意开采活动是否会对下层煤矿或者是周围地质结构造成不利影响，并且要及时应用相关措施对巷道支撑力进行有效的提升，从而将地质情况变化对巷道的影响有效降低。
第二，要对采煤层的支撑力保持关注，例如，当煤层有三层，在对最下层进行开采时，要考虑采用怎样的支护方式才能确保开采活动的安全性。
第三，对于煤柱的预留以及处理要进行充分的考虑，预留的煤柱必须要宽度适中，在保证安全的前提下，尽量减少资源浪费的情况。
1.2煤层瓦斯浓度较高时的巷道布置高瓦斯煤矿当中的瓦斯浓度一般都比较高，如果不能利用行之有效的通风措施进行处理，不仅会对煤矿开采活动的顺利开展造成不利影响，还会对施工人员的人身安全产生威胁，所以，在针对此类煤矿进行巷道设置的过程中，必须要考虑到煤矿井下的通风问题，以及瓦斯收集利用问题。
煤炭与化工Coal and Chemical Industry第44卷第9期2021年9月Vol.44 No.9Sept 2021采矿与井巷工程晓南矿薄煤层切顶卸压无煤柱自成巷关键技术及现场应用许德轩1,樊帅鹏2(1•中国煤炭工业协会生产力促进中心，北京朝阳100013; 2.中国矿业大学(北京)力学与建筑工程学院，北京100083 )摘 要：为解决晓南煤矿保护煤柱引发的强矿山压力显现及采空区瓦斯积聚等灾害问题，提出了切顶卸压无煤柱自成巷碎胀充填开采技术，包括沿空巷道顶板超前预裂、顶板恒阻大变 形锚索补强支护、液压单体临时支护技术及采空区侧u 型档砰密闭等内容。
结果表明，深孔 聚能爆破技术能够有效切断沿空巷道顶板与工作面侧顶板的联系，将巷道围岩应力集中转移到深部，实现巷道稳定；恒阻大变形锚索补强支护和巷旁单体液压支柱加强联合支护技术，能够满足留巷后围岩大变形及切顶冲击变形的要求，保障巷道稳定；U36钢挡砰及液压单体 临时支护体系能够满足垮落顶板的冲击变形以及采空区碎石帮的蠕变特性。
该技术为铁法能 源集团长壁工作面开采提供经济有效的无煤柱开采新理论与技术。
关键词：薄煤层；切顶卸压；无煤柱自成巷；恒阻大变形锚索；聚能爆破。
中图分类号：TD353文献标识码：B 文章编号：2095-5979 ( 2021) 09-0001-06Study on the key technology and field application of self forming roadway without coal pillar for cutting top and unloading pressure in thin coal seam of Xiaonan MineXu Dexuan 1, Fan Shuaipeng 2(1. Productivity Promotion Center of China Coal Industry Association, Beijing 100013, China, 2. College of M echanics andArchitectural Engmeering, China Uruversity of M ining and Technology, Beijing 100083 )Abstract ； In order to solve the problems of strong mining pressure and gas accumulation in goaf caused by coal pillar protection in Xiaonan Mine, the fracturing filling technology of self-formed roadway without coal pillar was put forward. It included advanced pre —cracking of roof along goaf^ reinforcement of roof with constant resistance and large deformation of anchor cable, temporary support technology of hydraulic unit and sealing of U —shaped gangue on goaf side. The resultsshowed that the technology of deep hole cumulative blasting can efectively cut off the connection between the roof of goaf roadway and working 扭ce, and the stress of surrounding rock of roadway can be concentrated transferred to the deep to realize the stability of roadway. The combined supporting technology of anchor cable reinforcement with constant resistanceand large deformation and the reinforcement of single hydraulic prop beside the roadway can meet the requirements of large deformation of surrounding rock and impact deformation of cutting head after the roadway forming and ensure the stability ofthe roadway. The U36 steel temporary support system for retaining gangue and hydraulic monolith can meet the impact deformation of the collapsed roof and the creep characteristics of the crushed rock top in goa£ The successful application of this technology will provide an economical and eflective new theory and technology for long wall face mining in Tiefa Energy Group.Key words : thin coal seam; top cutting pressure relief; self^-formed roadway without pillar; constant resistance and large deformation anchor cable ; shaped blasting.责任编辑：郭媛媛 DOI ： 10.19286/i.2021.09.001作者简介：许德軒(1990—),男，辽宁昌图人，助理工程师。
地下煤炭开采引起的地面下沉及应对发布时间：2021-06-17T14:17:17.490Z 来源：《基层建设》2021年第7期作者：刘科[导读] 摘要：伴随着我国工业化进程的不断加快，对于各种能源物质的需求越来越大。
云南省地方煤矿设计研究院昆明 650000摘要：伴随着我国工业化进程的不断加快，对于各种能源物质的需求越来越大。
煤矿是我国主要的能源物质，对地下煤矿开采的效果将直接影响我国的经济发展水平。
随着煤矿资源的大面积开采，出现的煤矿地面下沉的问题越发显著。
本文主要针对煤矿开采所引发的地面下沉的问题进行研究，并探讨了应对地下煤矿开采地面下沉的策略。
希望能够在确保经济发展的前提下，不会对当地的生态环境产生较大的破坏，符合我国可持续的发展理念。
关键词：地下煤矿；地面下沉；开采作业；经济发展煤炭作为一种重要的能源物质，能够推动社会的快速发展，对于我国经济的快速发展以及人们物质生活水平的提高有着重要的意义。
为顺应我国可持续发展理念，煤矿开采工作应当形成制度和规模化。
政府部门应当重视对煤矿开采进行监督和管理，煤矿开采企业应当加强技术的应用，创新煤矿开采的模式，避免出现煤矿开采中地面下沉的问题。
否则会对周围的生态环境以及建筑设施造成极大的影响，损害了人民的利益，整治煤矿开采引发的地面下沉问题已经刻不容缓。
1.地下煤炭开采出现地面下沉所带来的影响地下煤矿开采一旦发生地面下沉的问题，其影响的范围较广，主要包括以下几个方面：第一，对周边地区的经济造成的影响。
煤矿地面下沉会影响到周围的建筑物，可能会造成房屋的倒塌或者房屋的倾斜，影响建筑内居民的正常生活。
并且坍塌的煤矿区域管道、通讯、道路等基础设施也会产生破坏，造成的经济损失不可估量。
第二，对周边生态环境造成的影响。
相对于地面下沉所带来的经济损失，生态环境造成的破坏更为严重。
煤矿开采一旦出现地面下沉问题，则会影响到周围的生态环境造成水质污染、土壤沙化、空气污染，严重影响了周围居民的正常生活。
综采工作面采空区多层位立体式瓦斯抽采技术
左明明
【期刊名称】《陕西煤炭》
【年(卷),期】2024(43)3
【摘要】为了解决综采工作面上隅角及回风巷瓦斯问题,采用以“高位定向长钻孔+采空区横川埋管+采空区上隅角插管”方法强化采空区抽采为主,采空区中位钻孔、采空区穿透钻孔等抽采方法为辅的多层位立体式瓦斯抽采技术。
采用该技术,工作
面上隅角瓦斯浓度最大为0.65%,回风流瓦斯浓度最大为0.52%,有效解决工作面上隅角及回风流瓦斯问题,保证矿井的安全高效生产。
【总页数】5页(P25-28)
【作者】左明明
【作者单位】中煤科工集团沈阳研究院有限公司
【正文语种】中文
【中图分类】TD712
【相关文献】
1.高瓦斯综采工作面采空区长立管埋管瓦斯抽采技术
2.分层开采上分层综采工作面采空区瓦斯抽采技术优化
3.突出矿井顶层综采工作面采空区瓦斯分源抽采综合技
术研究4.综采工作面采空区瓦斯立体式抽采技术的应用探究
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两次条带法全柱开采技术研究及其工程应用胡炳南;林国尧;赵有星【摘要】为了在利用条带开采有效控制岩层移动的同时,进一步提高煤炭资源采出率,基于保护体承受采动附加应力特点和两次条带法开采岩层移动变形规律,引入分次小变形开采理念,提出了第1次条带开采和第2次煤柱开采的两次条带法全柱开采技术.应用这种技术,一方面,可相应地提高建筑物的抗采动应力的能力,另一方面,可减少地表水平变形,能实现村庄不搬迁采出全部压煤.该技术在丰城矿区坪湖矿岩溶和建筑物压煤开采中得到了成功的应用,取得了良好的效果.【期刊名称】《煤矿开采》【年(卷),期】2011(016)003【总页数】4页(P70-72,135)【关键词】条带开采;小变形;建筑物和岩溶下采煤;岩层控制【作者】胡炳南;林国尧;赵有星【作者单位】天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013;江西省煤炭集团公司,江西南昌330002;天地科技股份有限公司开采设计事业部,北京100013【正文语种】中文【中图分类】TD823.6“三下”压煤开采技术中的条带开采法是一种常用的方法。
现有条带开采的主要缺点是采出率低,资源浪费高。
为克服这些不足,通过理论分析探讨和多年技术实践,本文提出了小变形两次条带法全柱开采压煤技术。
该技术突破了传统条带开采法对采出宽度的过分限制,在避免建筑物采动损害的同时,又可采出建筑物下全部压煤。
建筑物下采煤研究表明[1]:地表均匀下沉不产生建筑物附加应力,对建筑物一般没有危害;地表倾斜变形对高耸构筑物影响大,会因其承载结构的能力不足和稳定性不够而遭受破坏;地表曲率变形对底面积大的建筑物的破坏影响大;地表水平变形,通过土壤和建筑物基础的摩擦力产生附加的水平拉伸和压缩应力,而矿区建筑物抵抗水平压缩应力的能力要比抵抗拉伸应力的能力大。
鉴于矿区一般建筑物高度较低、底面尺寸较小,在采动地表移动和变形诸多指标中,对建筑物破坏起关键作用的是地表拉伸水平变形。
刘东煤矿西二（10）下煤柱开采综合防水技术探究刘东煤矿西二下煤柱是整个矿井中非常重要的开采区域，因此综合防水技术的使用对该矿井的安全和稳定性至关重要。
在煤矿西二下煤柱的探险中，我们发现该区域地下水位较高，水压较大的情况下，进入施工难度增加，加大施工难度及安全风险。
针对这一问题，我们研究出了一种综合防水技术，在煤矿西二下煤柱的开采中取得了良好的效果。
一、防水措施为了有效控制煤矿西二下煤柱中的地下水位，我们采用了如下防水措施：1. Boss 技术Boss 技术是目前环保矿山比较流行的技术之一。
通过将开采界面之外的煤层与开采界面之间的岩石加以断开接口，建立完整的“屏障”。
Boss 技术能够有效分离地下水和地下水中的污染物，进而降低地下水水位，起到了广泛的防水作用。
在煤矿西二下煤柱的开采过程中，我们采用了 Boss 技术，有效地控制了地下水位，使得进入施工变得更加容易。
2. 壮水灌浆壮水灌浆是一种特殊的防水材料，通过壮水灌浆能够有效地填充间隙和缝隙，最终起到防水作用。
在煤矿西二下煤柱的开采过程中，我们采用了壮水灌浆技术，将壮水灌浆材料注入煤层之间的间隙和缝隙，从而形成有效的屏障，防止地下水的泄漏和渗透。
3. 预加工带预加工带是一种比较常见的防水措施，一般是在预留开采面之前，采用加固技术将煤层中的细裂隙、弱面固定及封闭。
在煤矿西二下煤柱的开采过程中，我们采用了预加工带技术，对煤层中的细裂隙、弱面进行了加固和封闭，最终起到了防水作用，进一步控制了地下水位。
二、施工流程在防水措施采用的基础上，我们还制定了如下施工流程：1. 先进行现场环境调查，以便确定防水措施、施工时间和施工方案。
2. 对煤层进行开采前，进行预加工带处理。
3. 提高充填质量，在进入施工前使用 Boss 技术控制地下水位及侵蚀岩层。
4. 在施工过程中，将壮水灌浆材料注入煤层中的细缝隙及弱面，形成有效的屏障。
5. 进行后期加密处理，对于施工后可能出现缺陷的煤层区域进行修补。
构建“ 立体抽采” 系统实现矿区瓦斯源头治理贵州水城矿业（集团）有限责任公司一、企业概况水城矿业（集团）有限责任公司现有8 对生产矿井，除1对矿井为高瓦斯矿井外，其余都是煤与瓦斯突出矿井。
设计生产能力1071万t/a,核定生产能力1031万t/a,核定通风能力1351 万t/a，2007 年生产原煤801 万t。
水城矿区地质构造复杂,大小断层发育、煤层赋成条件较差,给开采布局、瓦斯治理、顶板管理造成困难；含煤地层为二叠系上统宣威组和龙潭组,矿井开采深度大,目前开采深度在300〜800m之间；煤层瓦斯含量高，为15〜25 m3/t,主采煤层绝大部分是突出煤层并且是自燃煤层,煤尘具有爆炸危险性。
近年来,随着矿井开采深度的增加,矿山压力越来越大, 瓦斯涌出量逐年上升, 煤与瓦斯突出危险性不断增大。
历史上曾发生过79 次煤与瓦斯突出动力现象, 18 次瓦斯爆炸事故, 12 次瓦斯燃烧事故, 14 次瓦斯窒息事故,瓦斯灾害治理的任务十分繁重。
二、构建“立体抽采”系统,实现瓦斯源头治理（一）提前用专用岩石巷道打穿层钻孔抽采瓦斯在煤层开采之前,首先在煤层的下部或上部岩层（或瓦斯含量小的煤层）中开掘抽采瓦斯专用巷道,巷道长度与煤层开采走向长度基本相同,在抽采瓦斯专用巷道内每隔30m 布置一个抽采钻场,在钻场内施工穿层抽采钻孔到开采煤层进行抽采（图1）。
抽采钻孔在煤层内成网格布置，钻孔长度80〜120m，钻孔终孔间距10m左右。
每个钻场布置24〜32个钻孔，抽采浓度20%〜40%，抽采负压在15〜18kPa,抽采纯瓦斯流量在0.5〜0.8 m3/min，抽采时间达到 1 年以上。
匚作面回凤巷底极抽采专用荃（二）本煤层顺层钻孔先抽后采（掘）掘进工作面掘进前，通常在工作面向前方施工5个直径为65mm、长度为80〜100m的顺层抽采钻孔对掘进巷道前方煤体中的瓦斯进行抽采。
同时，在掘进工作面巷道两帮布置钻场向掘进前方煤体施工钻孔，钻场间距为30m。
信湖煤矿八一采区近松散层8煤层安全开采煤岩柱留设研究信湖煤矿八一采区近松散层8煤层安全开采煤岩柱留设研究摘要：在煤炭开采中，煤岩柱留设是一项非常重要的工作，可避免煤岩体破坏导致的事故发生。
通过对信湖煤矿八一采区近松散层8煤层进行调研和分析，本文提出了一种针对该矿井的煤岩柱留设方案。
首先，采用地质勘探方法获取充分的煤岩体信息，以此为基础制定留设方案。
然后，结合实际情况，使用数值模拟方法对留设方案进行验证和调整，确保留设的安全性和可行性。
最后，在实际应用中，对留设方案进行监测和管理，及时处理潜在的安全事故隐患，确保煤炭开采的安全和有效进行。
关键词：煤炭开采；煤岩柱留设；数值模拟；安全性；可行性1. 前言随着国家经济的快速发展，对煤炭资源的需求量不断增加，煤炭开采也面临着越来越大的压力。
而在煤炭开采过程中，煤岩柱留设是一项非常重要的工作，可避免煤岩体破坏导致的事故发生。
因此，制定有效的煤岩柱留设方案对于煤炭开采的安全和有效进行具有重要意义。
本文以信湖煤矿八一采区近松散层8煤层为研究对象，通过调研和分析，提出了一种针对该矿井的煤岩柱留设方案，并对留设方案进行了数值模拟验证。
本文的主要内容如下。
2. 信湖煤矿八一采区近松散层8煤层煤岩体特征分析信湖煤矿八一采区近松散层8煤层是一种深埋煤层，其煤岩体主要由煤、矸石和夹砂岩等组成，其中煤占据了主要成分。
根据地质勘探和钻孔数据显示，煤岩体呈现出很强的不规则性和不均匀性，且存在一定的裂隙和缺陷。
由于该煤层深埋，压力较大，煤岩体容易受到应力的影响而发生破坏。
因此，在进行煤炭开采时，必须制定合理的煤岩柱留设方案，以确保开采的安全性和可行性。
3. 煤岩柱留设方案的制定为确保煤岩柱的留设方案的科学性和可行性，本文采用了地质勘探以及数值模拟方法相结合的方式进行研究。
首先，通过进行地质勘探和钻孔数据分析，获取了煤岩体的充分信息，包括煤岩体的结构特征、力学性质和应力状态等。
然后，根据煤岩体的特征，结合实际情况制定了煤岩柱留设方案。
第４９卷第５期 煤炭工程 ＣＯＡＬ ＥＮＧＩＮＥＥＲＩＮＧ Ｖｏ１．４９．Ｎｏ．５
ｄｏｉ：ｉ０．１ １７９９／ｃｅ２０ｌ７０５Ｏ０１ 错层位立体化开采负煤柱设计技术及其应用
赵景礼 ．刘宝珠 ， （１．中国矿业大学（北京）资源与安全工程学院，北京１０００８３； ２．开滦（集团）有限责任公司，河北唐山０６３０００）
摘要：综放开采时，一直采用把相邻工作面巷道布置在同一层位的平面巷道系统．工作面 之间通常留设矩形煤柱，煤炭行业立项时一般认为留设５ｍ煤柱即为无煤柱开采。为解决该系统 下长期存在的端头丢煤多，巷道布置在顶煤下方不利于掘进，破碎顶煤易着火和排瓦斯困难等普 遍问题，实现真正意义上的完全无煤柱开采，依据错层位采煤法立体化设计原理．提出负煤柱设 计技术，根据不同煤层倾角条件设计了两类错层位负煤柱巷道方案并得到成功应用。结果表明， 错层位负煤柱设计技术。有利于实现完全无煤柱综放。实现开采技术升级。 关键词：错层位；无煤柱开采；设计技术；立体化开采：负煤柱 中图分类号：ＴＤ８２２ ．３ 文献标识码：Ａ 文章编号：１６７１—０９５９（２０１７）０５—０００１．０４
Ｎｅｇａｔｉｖｅ ｐｉｌｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ａｎｄ ｉｔｓ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｉｎ ｓｔａｇｇｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ ＺＨＡＯ Ｊｉｎｇ—Ｌｉ ．ＬＩＵ Ｂａｏ—Ｚｈｕ ， （１．Ｃｄｌｅ￣ｏｆ Ｒｅｓｏｕｒｃｅｓ ａｎｄ Ｓａｆｅｔｙ Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，Ｃｈｉｎａ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｍｉｎｉｎｇ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ（Ｂｅｉｊｉｎｇ），Ｂｅｉｊｉｎｇ １０００８３，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｋａｉｌｕａｎ（Ｇｒｏｕｐ）Ｌｉｍｉｔｅｄ Ｌｉａｂｉｌｉｔｙ Ｃｏｍｐａｎｙ，Ｔａｎｇｓｈａｎ ０６３０００，Ｃｈｉｎａ）
Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｆｕｌｌｙ ｍｅｃｈａｎｉｚｅｄ ｍｉｎｉｎｇ ｈａｓ ｂｅｅｎ ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ ｒｏａｄｗａｙ ｓｙｓｔｅｍ，ｗｈｉｃｈ ａｒｒａｎｇｅｓ ｔｈｅ ａｄｊａｃｅｎｔ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ ｒｏａｄｗａｙｓ ｉｎ ｔｈｅ ｓａｍｅ ｌａｙｅｒ，ａｎｄ ｕｓｕａｌｌｙ ｓｅｔｓ ｒｅｃｔａｎｇｕｌａｒ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｂｅｔｗｅｅｎ ｗｏｒｋｉｎｇ ｆａｃｅ．Ｉｎ ｃｏａｌ ｉｎｄｕｓｔｒｙ ｐｒｏｊｅｃｔ ａｐｐｒｏｖａｌ，ｍｉｎｉｎｇ ｗｉｔｈ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒｓ ｓｍａｌｌｅｒ ｔｈａｎ ５ ｍｅｔｅｒｓ ｉｓ ｇｅｎｅｒａｌｌｙ ｒｅｇａｒｄｅｄ ａｓ ｎｏｎ—ｐｉｌｌａｒ ｍｉｎｉｎｇ．Ａｉｍｉｎｇ ａｔ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｐｒｏｂｌｅｍｓ ｓｕｃｈ ａｓ ｇｒｅａｔ ｃｏａｌ ｌｏｓｓ ａｔ ｔｈｅ ｆａｃｅ ｅｎｄｓ，ｄｒｉｖｉｎｇ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ ｗｉｔｈ ｒｏａｄｗａｙ ａｒｒａｎｇｅｄ ｂｅｌｏｗ ｔｈｅ ｔｏｐ ｃｏａｌ ｒｏａｄｗａｙ ｌａｙｏｕｔ，ｓｅｌｆ—ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ ｔｅｎｄｅｎｃｙ ｏｆ ｂｒｏｋｅｎ ｔｏｐ ｃｏａｌ，ａｎｄ ｇａｓ ｄｒａｉｎａｇｅ ｄｉｆｆｉｃｕｌｔｙ，ａｎｄ ｔｏ ａｃｈｉｅｖｅ ｃｏｍｐｌｅｔｅ ｎｏｎ—ｐｉｌｌａｒ ｍｉｎｉｎｇ，ｔｈｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ｗａｓ ｐｒｏｐｏｓｅｄ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｐｒｉｎｃｉｐｌｅ ｏｆ ｓｔａｇｇｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ ｍｉｎｉｎｇ ｍｅｔｈｏｄ．Ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ａｎｇｌｅ ｏｆ ｃｏａｌ ｓｅａｍ，ｔｗｏ ｔｙｐｅｓ ｏｆ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｔａｇｇｅｒ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｗｅｒｅ ｄｅｓｉｇｎｅｄ ａｎｄ ｓｕｃｃｅｓｓｆｕｌｌｙ ａｐｐｌｉｅｄ．Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈｏｗ ｔｈａｔ，ｔｈｅ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｓｔａｇｇｅｒ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ ｄｅｓｉｇｎ ｉｓ ｃｏｎｄｕｃｉｖｅ ｔｏ ｔｈｅ ｒｅａｌｉｚｅ ｎｏｎ—ｐｉｌｌａｒ ｍｉｎｉｎｇ，ｕｐｇｒａｄｅ ｔｈｅ ｍｉｎｉｎｇ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ． Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｓｔａｇｇｅｒ ａｒｒａｎｇｅｍｅｎｔ；ｎｏｎ—ｐｉｌｌａｒ ｍｉｎｉｎｇ；ｄｅｓｉｇｎ ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ；ｔｈｒｅｅ—ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ ｍｉｎｉｎｇ；ｎｅｇａｔｉｖｅ ｃｏａｌ ｐｉｌｌａｒ
我国厚煤层放顶煤开采获得了可喜的成绩，也存在着 十分严重的制约问题，主要体现在回采率、发火、瓦斯以 及煤尘方面。其中丢煤多、回采率低又与发火等问题紧密 联系在一起。这些问题在很大程度上与放顶煤的传统平面 巷道系统有关。因此．以提高回采率为突破点，改革巷道 系统，同时解决发火与瓦斯以及巷道掘进维护等问题具有 重要的理论意义与工程实用价值．可望获得重要的工程技 术突破。长期以来国内外长壁式采煤方法的巷道布置都是 收稿日期： 基金项目： 作者简介： 引用格式： 把连接回采工作面两端的进风巷与回风巷布置在同一层位， 相邻工作面之间需要留设矩形的区段（或分带，以下相同） 煤柱，形成平面系统。特别指出．这里所说的平面并不是 只指水平平面，通常是指与煤层底板所在的层面平行的平 面。大多数情况下，这是一个带有一定倾角的倾斜平面。 相邻工作面的进、回风巷道都位于这个平面上．因而称作 平面系统。对于厚煤层，区段煤柱煤损严重。厚煤层综放 的无煤柱开采在实际工程中难以实现。
２０１７－０３－２８ 国家自然科学基金青年科学基金项目（５１４０４２７０）；中央高校基本科研业务费专项资金项目（２０１ １ＱＺ） 赵景礼（１９５２一），男，山西人，博士，教授，博士生导师，俄罗斯自然科学院外籍院士，研究方向：厚煤 层采煤方法，错层位巷道布置与回采工艺等，Ｅ－ｍａｉｌ：ｚｊ１６２３３１９４１＠ｓｉｎａ．ｃｏｒｎ。 赵景礼，刘宝珠．错层位立体化开采负煤柱设计技术及其应用［Ｊ］．煤炭工程，２０１７，４９（５）：１－３，７．
１ 煤炭工程 ２０１７年第５期 １错层位巷道系统的设计特点 我国厚煤层赋存范围大，储量与产量均占４０％以上…。 厚煤层开采在国内主要采用倾斜分层、大采高与放顶煤采 煤方法。其中，放顶煤开采存在的回采率等问题在上述３ 种采煤方法中最为严重。针对厚煤层开采普遍存在的煤柱 损失等难题和放顶煤开采的特殊问题，笔者于１９９８年提出 厚煤层错层位巷道布置采煤法，并获得国家发明专利＿２］。 传统的放顶煤巷道布置如图１所示。由于回风巷２沿底板 布置，不利于排放瓦斯，通常需增设一条沿顶板的专用排 瓦斯巷６。
ｌ～区段进风（运输）巷；２一区段回风巷；３一下区段运输巷； ４一上区段回风平巷位置；５一损失的Ｔ形煤柱；６一专用排瓦斯巷 图１传统放顶煤开采的巷道布置图
在图１所示的传统放顶煤开采巷道系统中，不论倾角 大小，都是把相邻两个工作面的巷道布置在同一层位，一 般沿煤层底板布置。特厚煤层多次分层放顶煤时，这些巷 道沿放顶煤分层层位布置，同样形成相邻工作面巷道处于 同一层位的平面巷道系统（一般是倾斜平面）。图中巷道４ 周围分布着巷道顶煤垮落后形成的大量浮煤。为避免漏风 引起浮煤发火，需要留设煤柱，在实践中难以实现无煤柱 开采。煤炭行业科研立项时一般把留设５ｍ煤柱当做无煤柱 来认定。 错层位采煤法的巷道布置可按煤层倾角不同分为两类。 当煤层倾角较小时，回风巷道沿煤层顶板布置在上部层位． 如图２所示。当煤层倾角较大时。进风巷道沿顶板布置在 上部层位．如图３所示。这时巷道所在的层位不同，相邻 工作面才有可能交错搭接。 １一区段进风（运输）巷；２一区段回风巷；３一下区段运输巷； ４一上区段回风平巷：５一丢失的三角煤 图２煤层倾角较小的错层位巷道布置图 在图２的巷道系统中。回风巷２沿顶板布置，除了有 利于巷道掘进维护，还减少端头了顶煤形成的松散浮煤， 损失的底煤煤体５近似于实体煤，有利防火，巷道沿顶有 利于排放瓦斯。 在图３的巷道系统中，沿顶布置的进风巷１，在掘进维 护，实体煤有利防火方面与图２中的巷道２相似。工作面 前部坡度显著减缓变平，则十分有利于防治工作面设备的 ２ １一区段进风（运输）巷；２一区段回风巷；３一下区段回风巷； ４一上区段运输巷：５一丢失的三角煤 图３煤层倾角较大的错层位巷道布置图 倾倒与下滑。错层位巷道布置成为大倾角综放开采的核心 关键技术．使长壁式综放开采的应用范围不断扩大．不仅 被广泛应用，并编人高校统编的采煤学教科书中 ］。 错层位巷道系统的显著特点在于相邻工作面之间区段 煤柱的变化。以煤层倾角较小条件下的巷道布置为例，如 图２所示。图中为工作面之间相互搭接的情况，可称为负 煤柱形式。图２中的接续工作面巷道３也可以向右移动， 布置在上一工作面采空区边缘，成为零煤柱。巷道３再向 右边移动，则成为小煤柱的形式。 ２错层位巷道布置的负煤柱留设问题 开采方法及工艺是采矿学科发展的主题和中心［４１。错 层位采煤法的出现．带来了采矿学科相关科学问题的发展。 这里主要讨论区段煤柱，尤其是负煤柱的留设问题。 错层位采煤法在较大倾角条件下的首采工作面巷道布 置从２００９年起。以靖远矿区应用为例，作为急倾斜煤层采 煤方法之一编人教科书至今¨３］。始终没有考虑区段煤柱留 设问题。除了《采矿学》外，矿压教科书中的煤柱留设部 分也没有负煤柱留设的相关内容。 ２．１上覆岩层未垮落的实体煤区域布置巷道的煤 柱留设 《矿山压力与岩层控制》是采矿学科的经典教科书 ， 对采矿涉及的科学问题有着权威的论述。在“巷道维护原 理与支护技术”一章，给出一侧采空煤（柱）体弹塑性变形 区及铅直应力的分布情况，如图４所示。这是长期以来指 导煤柱留设和确定巷道位置的基本依据。 在图４给定的系统下。图４中的四个分区均位于给定 平面直角坐标系的第一象限，属于上覆岩层未垮落的实体 煤区域。巷道布置在这四个分区中的某一个位置．决定了 煤柱宽度在坐标原点右方的Ｘ轴上取值。煤柱宽度大于等 于零，出现的是正煤柱或者零煤柱。 在生产实践中，如采用如图１所示的传统巷道系统， 综放开采难以实现零煤柱。煤柱尺寸均为正值。 然而．采用如图２所示的错层位立体化相邻工作面搭 接布置时，图中的巷道２并不在图４所示的４个分区中任 何一个区内。换言之，图４所表达的经典理论尚不包括错 层位相邻工作面搭接的煤柱留设问题。
