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摘 要：本文从理论研究出发，重点介绍了比值判别法、三带法以及煤层破坏程度法对煤层上行开采可行性的判定，并通过钱家营矿六采区进行了实例论证，表明六采区施行上行开采是可行的，同时也验证了比值判别法、三带法以及煤层破坏程度法的正确性。
关键词：上行开采，比值法，三带法，破坏程度，计算分析
1引言
上行开采可以解决下行开采所带来的弊端，具有以下优势：一是当上层煤具有坚硬顶板，可以减轻上层煤开采时的矿压显现；二是上行开采可疏散上层煤的地层水，解决上层煤含水量较大造成顶板淋水、工作条件差等问题；三是当上层煤具有煤与瓦斯突出危险时，上行开采可释放上层煤的瓦斯压力，降低突出的可能；四是上行开采可先将下部较稳定的煤层作为首采煤层，达到矿井生产能力。[1-2]因此对上行开采的可行性进行研究，对煤矿安全高效的生产具有一定意义。
2煤层上行开采可行性判别方法
2.1基于比值法的上行开采分析
比值法是上行开采可行性分析的最基本的方法。比值法采用上下煤层的层间距与采高的比值为准，将这一比值大于一定范围内的列为可以进行上行开采的区域。对于双煤层来说，判别主要是根据层间距与下煤层厚度的比值K [3]：
（1）
式中：H—m1、m2煤层层间距，m；M2—m2煤层的采高。
当比值K>7.5时，采下层煤后，可以安全的开采上层m1煤层。
2.2基于三带法的上行开采分析
三带法判断上行开采可行性的原则为：当下煤层开采后的垮落带高度大于或等于煤层间距时，不能实现上行开采；当下煤层开采后的裂隙带大于或等于煤层间距时，在采取一定的措施后可实现上行开采；当下煤层开采后裂隙带高度小于煤层间距时，上层煤能保持其完好性，上行开采可正常进行；下煤层开采后覆岩活动达到稳定后，可进行上层煤的开采。[5]其中垮落带计算如下：
2.3基于煤层破坏程度的上行开采分析
上部煤层是否能正常开采决定于下部煤层破坏程度。上行开采可行性评价模型作为上行开采的判据，具体见公式（4）。破坏等级分类如表1。
3六采区上行开采可行性分析
钱家营矿六采区位于-600水平～-340水平，西部为九采区，东部为五采区，走向长度为2600 m，倾斜长度为670 m。地表标高为15 m，地势平坦。可采煤层为7#、8#、9#和12-1#煤层，其中9#煤层厚度为2.02m。煤层倾角16°，顶板为泥岩，底板为炭质泥岩，结构单一较稳定，12-1#煤层厚度为2.52m。煤层倾角17°，顶板为粘土岩，底板为粉砂岩，结构单一较稳定，煤层间距为为25 m～32 m。
根据12-1煤层的厚度，12-1煤层开采高度为2.52 m，煤层间距为为25 m～32 m。采用两层煤之间的比值判别法，利用式1进行计算可知，对上覆9煤层的采动影响系数为10～13。总体上，在采区浅部采动影响系数较大，大于7.5，因此采12-1煤层后，在可以进行正常开采9煤层。
基于六采区12-1煤的厚度分布情况，以式（2）计算得到的12-1煤开采后上覆岩层垮落带分布如图1所示。从图1可以看到，12-1煤开采后，垮落带高度总体在7 m～13 m。大多数区域分布在10 m～12 m。根据层间距分析，12-1煤与9煤之间的间距为25 m～32 m，因此，12-1煤层开采后，垮落带位于12-1煤层和9煤层之间的岩层中，因此，按照三带法判断，12-1煤层开采后，9煤层可以进行上行开采。
六采区12-1煤层开采高度为2.2 m，直接顶垮落步距参考本煤层其他工作面的观测数据，一般为18 m左右，H/M取10，代入式（4）可得
基于破坏程度与间隔时间的关系，考虑开采间隔时间从0至36个月（3年）范围内12-1煤层开采后上覆9煤层的破坏程度如表1所示。可见，当间隔时间在6个月之内，破坏程度大于35。当间隔时间在6个月～28个月时，覆岩破坏程度在35～20之间，逐步从中等程度的破坏向轻微破坏转变。当间隔时间大于28个月时，破坏程度小于20，即轻微破坏。因此在12-1煤层开采后再开采9煤层是可行的。
4结论
通过对钱家营六采区煤层的上行开采可行性进行判定，证明了六采区煤层施行上行开采是可行的，以确保在煤层施行上行开采过程中，不至于出现因下部煤层开采而导致上部煤层受到破坏和影响安全问题。同时也验证了比值判別法、三带法以及煤层破坏程度法的有效性。
参考文献
[1] 汪理全， 李中颃. 煤层（群）上行开采技术[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 1995： 1-6.
[2] 朱银昌， 陈庆禄. 张铁岗. 复杂难采煤层的开采[M]. 北京： 世界图书出版社， 1998： 340-359.
[3] 杜计平， 汪理全. 煤矿特殊开采方法[M]. 徐州： 中国矿业大学出版社， 2003： 1-15.
[4] 韩军， 宋卫华， 朱志洁. 近距离煤层群上行开采技术[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 2013： 1-9.
作者简介：
杨宇，男，31岁，汉族，毕业于辽宁工程技术大学，采矿工程专业，现就职于中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，设计人员，职称：工程师。
关键词：上行开采，比值法，三带法，破坏程度，计算分析
1引言
上行开采可以解决下行开采所带来的弊端，具有以下优势：一是当上层煤具有坚硬顶板，可以减轻上层煤开采时的矿压显现；二是上行开采可疏散上层煤的地层水，解决上层煤含水量较大造成顶板淋水、工作条件差等问题；三是当上层煤具有煤与瓦斯突出危险时，上行开采可释放上层煤的瓦斯压力，降低突出的可能；四是上行开采可先将下部较稳定的煤层作为首采煤层，达到矿井生产能力。[1-2]因此对上行开采的可行性进行研究，对煤矿安全高效的生产具有一定意义。
2煤层上行开采可行性判别方法
2.1基于比值法的上行开采分析
比值法是上行开采可行性分析的最基本的方法。比值法采用上下煤层的层间距与采高的比值为准，将这一比值大于一定范围内的列为可以进行上行开采的区域。对于双煤层来说，判别主要是根据层间距与下煤层厚度的比值K [3]：
（1）
式中：H—m1、m2煤层层间距，m；M2—m2煤层的采高。
当比值K>7.5时，采下层煤后，可以安全的开采上层m1煤层。
2.2基于三带法的上行开采分析
三带法判断上行开采可行性的原则为：当下煤层开采后的垮落带高度大于或等于煤层间距时，不能实现上行开采；当下煤层开采后的裂隙带大于或等于煤层间距时，在采取一定的措施后可实现上行开采；当下煤层开采后裂隙带高度小于煤层间距时，上层煤能保持其完好性，上行开采可正常进行；下煤层开采后覆岩活动达到稳定后，可进行上层煤的开采。[5]其中垮落带计算如下：
2.3基于煤层破坏程度的上行开采分析
上部煤层是否能正常开采决定于下部煤层破坏程度。上行开采可行性评价模型作为上行开采的判据，具体见公式（4）。破坏等级分类如表1。
3六采区上行开采可行性分析
钱家营矿六采区位于-600水平～-340水平，西部为九采区，东部为五采区，走向长度为2600 m，倾斜长度为670 m。地表标高为15 m，地势平坦。可采煤层为7#、8#、9#和12-1#煤层，其中9#煤层厚度为2.02m。煤层倾角16°，顶板为泥岩，底板为炭质泥岩，结构单一较稳定，12-1#煤层厚度为2.52m。煤层倾角17°，顶板为粘土岩，底板为粉砂岩，结构单一较稳定，煤层间距为为25 m～32 m。
根据12-1煤层的厚度，12-1煤层开采高度为2.52 m，煤层间距为为25 m～32 m。采用两层煤之间的比值判别法，利用式1进行计算可知，对上覆9煤层的采动影响系数为10～13。总体上，在采区浅部采动影响系数较大，大于7.5，因此采12-1煤层后，在可以进行正常开采9煤层。
基于六采区12-1煤的厚度分布情况，以式（2）计算得到的12-1煤开采后上覆岩层垮落带分布如图1所示。从图1可以看到，12-1煤开采后，垮落带高度总体在7 m～13 m。大多数区域分布在10 m～12 m。根据层间距分析，12-1煤与9煤之间的间距为25 m～32 m，因此，12-1煤层开采后，垮落带位于12-1煤层和9煤层之间的岩层中，因此，按照三带法判断，12-1煤层开采后，9煤层可以进行上行开采。
六采区12-1煤层开采高度为2.2 m，直接顶垮落步距参考本煤层其他工作面的观测数据，一般为18 m左右，H/M取10，代入式（4）可得
基于破坏程度与间隔时间的关系，考虑开采间隔时间从0至36个月（3年）范围内12-1煤层开采后上覆9煤层的破坏程度如表1所示。可见，当间隔时间在6个月之内，破坏程度大于35。当间隔时间在6个月～28个月时，覆岩破坏程度在35～20之间，逐步从中等程度的破坏向轻微破坏转变。当间隔时间大于28个月时，破坏程度小于20，即轻微破坏。因此在12-1煤层开采后再开采9煤层是可行的。
4结论
通过对钱家营六采区煤层的上行开采可行性进行判定，证明了六采区煤层施行上行开采是可行的，以确保在煤层施行上行开采过程中，不至于出现因下部煤层开采而导致上部煤层受到破坏和影响安全问题。同时也验证了比值判別法、三带法以及煤层破坏程度法的有效性。
参考文献
[1] 汪理全， 李中颃. 煤层（群）上行开采技术[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 1995： 1-6.
[2] 朱银昌， 陈庆禄. 张铁岗. 复杂难采煤层的开采[M]. 北京： 世界图书出版社， 1998： 340-359.
[3] 杜计平， 汪理全. 煤矿特殊开采方法[M]. 徐州： 中国矿业大学出版社， 2003： 1-15.
[4] 韩军， 宋卫华， 朱志洁. 近距离煤层群上行开采技术[M]. 北京： 煤炭工业出版社， 2013： 1-9.
作者简介：
杨宇，男，31岁，汉族，毕业于辽宁工程技术大学，采矿工程专业，现就职于中煤科工集团沈阳设计研究院有限公司，设计人员，职称：工程师。