刘亮
淮河能源控股集团煤业公司潘二煤矿，安徽淮南 232087
摘要：近距离煤层采区下山是一类非常特殊的巷道，产生此类巷道维护困难的原因既有与单一煤层采区下山相同的影响因素，也有特殊的原因，如上部煤层停采线的合理位置以及下山采用的支护方式等都对其围岩变形有很大的影响，下山围岩变形在很大程度上是几种支承压力综合作用的结果，因此合理布置近距离煤层下山和确定合理的锚杆支护技术对于有效控制下山围岩变形有着重要的现实意义。
关键词：近距离；下山；巷道设计；
前言
在我国大部分矿区中，近距离煤层在我国相当普遍,距离煤层。近距离煤层下山可布置在较稳定的岩层内，也可布置在煤层中，随着上部工作面的推进，引起上覆岩层强烈的运动与变形，煤层底板岩层也会发生一定的变形和破坏，同时在采场围岩中发生应力重新分布，形成采场周围的高应力和低应力区，这种规律不仅在开采煤层内形成，而且按一定的规律向其上、下岩层中传递和扩散，以致衰减。在近距离多煤层开采时，往往出现多种残留煤柱和停采线，有可能出现高应力区叠加或高、低应力区的影响在某一区域相互削弱的复杂现象。在上部煤层开采后，上部煤柱和采空区与邻近煤层之间产生的复杂应力场和位移场对下山围岩稳定性有很大的影响,特别是当巷道布置与各煤层开采的时空关系不合理时尤其严重严重。
1 煤层开采围岩应力分布
国内外学者对煤层开采后，围岩应力分布作了大量的研究分析工作，在矿山压力理论研究和工程实践中进行了卓有成效的工作，取得了许多重要的成果，对于采场围岩控制和下山布置提供了可靠的理论依据。
根据砌体梁理论，工作面前方的煤体是采场上覆砌体梁的支撑点，砌体梁上方岩层的重量主要由前方煤层承担，在采空区后方冒落的矸石受压后，其应力仅恢复到原岩应力。随工作面的推进，砌体梁结构经历周而复始稳定——失稳——再稳定的变化，但砌体梁结构始终存在，造成工作面前方始终存在移动支承压力。而且有学者研究认为，支承压力峰值随着采深的增加而增大，且支承压力峰值的位置也随着采深的增加而逐渐远离煤壁。煤体内支承压力区的范围、煤体边缘至支撑压力峰值的距离、支承压力区的峰值是支承压力的重要参数。
2下山巷道布置原则
从巷道围岩控制理论角度来看，围岩应力、围岩的岩石力学参数和支护参数是决定巷道围岩稳定性的三大要素，而想更好的控制巷道围岩变形，保持其稳定性，具体措施体现在三方面：（1）选择合理的巷道位置，优化护巷煤柱宽度，以降低巷道围岩的应力；（2）采用围岩加固技术从内部加固围岩，提高围岩的岩石力学参数；（3）针对具体的地质条件，选择合理的支护型式和支护参数，以大幅度降低围岩变形量。而合理布置巷道位置，使其处于低应力区，才能更好的控制巷道围岩变形。
我国学者经过多年的研究和现场实践，对于巷道布置也有了深刻的认识，总结出了巷道布置的原则：（1）将巷道布置在性质良好的岩层中，①巷道选择坚硬而稳定的岩层中；②将巷道布置在均质的煤和岩体中；③避免将巷道布置在地质破坏区；（2）将巷道布置在低压区。①在煤体边缘低压区布置巷道，又分为沿空留巷和沿空掘巷；②在煤体下方低压区布置巷道；③在采空区内形成巷道。
3下山巷道布置设计
岩石大巷或邻近煤层巷道，在上部煤层回采的影响下，由于位置不同，巷道的受力状况和围岩变形有很大差别。按巷道与上部煤层回采空间的相对位置，将底板岩巷和邻近煤层巷道的布置归纳为1所示的六种情况。
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图1 受上部煤层采动影响的底板岩巷或邻近煤层巷道的布置方式
（1）巷道Ⅰ 回采工作面A在巷道上方跨越回采。跨采期间巷道Ⅰ受跨采工作面引起的前支承压力的影响，应力集中系数通常为2.5～3。跨采后，巷道位于采空区下方，由于巷道至上部煤层煤柱边缘的水平距离较大巷道始终处于应力降低区内。
（2）巷道Ⅱ 回采工作面A跨采前，巷道Ⅱ的受力状况与巷道I完全相同。跨采后，巷道I虽位于采空区下方，但由于巷道至上部煤层堪柱边缘的水平距离过小，故受到工作面A回采后在煤柱上引起的支承压力影响，应力集中系数通常为1.5～1.8。工作面B采动期间应力会明显增高。回采以后，煤柱由一侧采动变为两侧采空，因而巷道I会长期受到工作面A、B引起的叠加支承应力叠加影响，应力集中系数通常为3～4。
（3）巷道Ⅲ 工作面A采动期间，巷道Ⅲ受到回采引起的超前支承压力及长期受到煤柱上侧向支承压力的影响，应力集中系数通常为2～3。工作面B采动期间应力显著增高，回采以后巷道Ⅲ由位于一侧采动转变为两侧采空的煤柱下方，长期受到工作面A、B引起的叠加支承压力影响，应力集中系数通常高达4～5。
（4）巷道IV 工作面A采动期间，巷道Ⅳ受到回采引起支承压力的轻微影响。工作面B在巷道Ⅳ上方跨采过程中，跨采前巷道受到工作面B回采引起的超前支承压力与工作面A回采在煤柱上引起支承压力叠加影响，应力集中系数通常为3～5。跨采后巷道Ⅳ虽位于采空区下方，它的应力状况主要取决于巷道至上部煤层煤柱边缘的水平距离，如过小，则与巷道Ⅱ一样仍将长期受到支承压力叠加影响。
（5）巷道Ⅴ 工作面A采动期间及工作面B在巷道Ⅴ上方跨采前，巷道Ⅴ受到的支承压力影响与巷道Ⅳ相似。跨采后，由于巷Ⅴ至上部煤层煤柱边缘的水平距离较大，巷道位于应力降低区内。
（6）巷道Ⅵ 由于巷道Ⅵ与回采工作面A相距很远，故与巷道I类似，只是在工作面B跨采之前受回采引起的超前支承压力影响，应力集中系数通常为2～3，跨采后巷道便位于应力降低区内。
4注意事项
由上述可见，上部煤层在岩层巷道或邻近煤层上方跨越回采引起的应力分布是相当复杂的。如果巷道布置不合理，被跨巷道也会遭到支承压力的严重危害。为确保被跨巷道维护良好，跨采巷道的布置应注意以下几点：①尽量将被跨的岩巷布置在稳定的底板岩层内。②被跨巷道与跨采工作面相邻的采空区之间必须保持较大的水平距离(通常不小于80m)，使跨采过程中避免跨采工作面和相邻采空区引起的支承压力叠加影响。③被跨巷道至上部煤柱边缘间应保持足够的水平距离z(通常为垂距的0.7～1.4倍)，以确保跨采后巷道位于应力降低区内。④ 根据上部煤层的采动状况和围岩力学性质,正确选择被跨巷道至上部煤层的垂距。
5 结束语
综上所述，从国内外关于煤层开采围岩应力分布和下山布置的研究现状来看，虽然在矿山压力分布规律和巷道的布置方面取得了一大批成果。但这些成果针对单一煤层开采的居多，而专门用于近距离煤层开采时矿山压力分布规律和采区下山布置的却相对较少，因此开展关于近距离煤层开采下山布置技术研究对于近距离煤层开采下山布置及其有效的控制巷道围岩变形，保证矿山安全和正常的生产是十分必要的。
参考文献：
[1]李杨.极近距离煤层群回采巷道合理位置的柱宽效应研究[J].中国煤炭,2016,(2).37-41,73