高 超，霍軍鵬，鄧偉男，盧少帥

(1.天地科技股份有限公司，北京 100013；2.陜西陜北礦業(yè)韓家灣煤炭有限公司，陜西 榆林 719315)

近些年，國家積極推進(jìn)煤炭資源整合和礦井兼并重組改造，中小型礦井被合并重組，以提高煤炭資源回收率。被整合前的地方煤礦對淺部煤層采用房柱式開采后，采空區(qū)遺留了大量小煤柱，頂板巖層尚未完全垮落，處于懸空狀態(tài)。隨時(shí)間的推移，殘留房采煤柱長期處于受壓狀態(tài)，其穩(wěn)定性逐步降低，在自然狀態(tài)下也有可能發(fā)生失穩(wěn)垮塌現(xiàn)象。若在房采區(qū)上部進(jìn)行上煤層的采煤活動(dòng)，在外力的擾動(dòng)下，房柱式采空區(qū)易發(fā)生大面積煤柱失穩(wěn)。為此國內(nèi)外學(xué)者圍繞該類問題進(jìn)行了相關(guān)研究。馮國瑞[1]應(yīng)用相似材料模擬刀柱式采空區(qū)上行開采層間巖層結(jié)構(gòu)，并提出了蹬空房柱式采空區(qū)的可行性定量判定方法；宋長賀等[2]得出寸草塔煤礦上煤層在采取一定的安全措施條件下可實(shí)現(xiàn)蹬空房柱式采空區(qū)的安全回采。楊國樞等[3]應(yīng)用相似材料模擬研究了極近距離煤層群開采的覆巖結(jié)構(gòu)及應(yīng)力特征；關(guān)瑞斌[4]分析了房柱式采空區(qū)的煤柱穩(wěn)定性，應(yīng)用鉆孔窺視方法探測了房柱式空區(qū)的覆巖破壞特征，對其蹬空開采可行性進(jìn)行了論證；武劍[5]采用多種理論分析方法基于榮泰煤礦的地質(zhì)采礦條件對上組煤蹬空開采可行性進(jìn)行了研究；慈忠貞等[6]提出了近距離煤層群上下交替、協(xié)同開采配套技術(shù)，并實(shí)現(xiàn)安全回采；李竹、馮國瑞等[7]提出地面注漿充填加固下部殘留煤柱的方法，并對注漿體的各參數(shù)進(jìn)行了規(guī)律研究；楊文博[8]應(yīng)用多手段研究了10#煤層開采對上部9#殘留煤柱的超前失穩(wěn)影響特征，論述了10#遺留煤層的開采可行性；程志恒、齊慶新等[9]采用相似模擬分析了距離煤層群采動(dòng)影響下圍巖應(yīng)力-裂隙分布及演化規(guī)律；張春雷[10]采用二維相似模擬試驗(yàn)對煤層群開采過程中覆巖破斷和移動(dòng)變形特征進(jìn)行了監(jiān)測分析研究；龐冬冬[11]采用理論分析和數(shù)值計(jì)算的方法，對某礦8煤上行開采對上部11煤的影響底板變形、應(yīng)力擾動(dòng)進(jìn)行了分析，論證了其上行開采的可行性；趙勸[12]研究得到下部3-1煤工作面的推進(jìn)過程中使得上部殘留煤柱大范圍失穩(wěn)，進(jìn)而傳遞給關(guān)鍵塊體使之荷載增加從而產(chǎn)生強(qiáng)烈動(dòng)壓；李崗偉等[13]論證了陶忽圖煤礦近距離厚煤層上行開采可行性；張曉春等[14]分析了紅一礦5煤開采對上部4煤的影響特征，驗(yàn)證了其上行開采的可行性；汪北方等[15]研究得到極近距離厚煤層綜放工作面過房式采空區(qū)頂板破斷失穩(wěn)特征；曹鵬[16]基于數(shù)值模擬和相似材料模擬得到近距離煤層長壁工作面擾動(dòng)影響的下煤層工作面采動(dòng)過程中頂板具有隨采隨冒的特征；趙毅鑫等[17]以草垛溝煤礦為研究對象，分析了8-2煤層蹬空11煤巷柱式采空區(qū)的頂板巖層結(jié)構(gòu)和受載特征，建立頂板-煤柱系統(tǒng)力學(xué)模型，推導(dǎo)出頂板巖梁彎曲下沉函數(shù)；齊學(xué)元等[18]模擬分析了房柱式采空區(qū)殘留煤柱的塑性區(qū)寬度，并對不同尺寸的煤柱應(yīng)力在底板中的傳遞特征進(jìn)行了研究；李勝等[19]研究得到煤層群下行開采煤柱應(yīng)力垂直傳遞受到自身寬度、埋深、采高和煤層傾角的影響；張杰等[20]建立“箱梁橋”結(jié)構(gòu)模型，得到韓家灣2-2煤房柱式采空區(qū)上行綜采1-2煤的工作面參數(shù)；馮國瑞等[21]針對房柱式殘留煤柱的失穩(wěn)計(jì)算，提出了遺留煤柱群的最弱失穩(wěn)致災(zāi)模式。綜合上述眾學(xué)者研究成果，從應(yīng)力傳遞、支架壓力、裂隙發(fā)育、變形傳遞等角度對近距離煤層群條件下的殘留煤柱和頂板控制進(jìn)行了理論研究，并依據(jù)理論分析或數(shù)值模擬等手段論證蹬空開采的可行性；對于房采區(qū)一般采用充填或房柱爆破后再采用蹬空開采工藝回收上部資源，地方煤礦往往缺少開采圖紙及開采尺寸參數(shù)，尚需要增加可靠的采空區(qū)現(xiàn)狀探測手段、論證房柱式采空區(qū)影響的近距離煤層群開采方法。本文以韓家灣煤礦三盤區(qū)上部1-2上與1-2實(shí)體煤、中部2-2煤房柱式采空區(qū)、下部3-1與4-2實(shí)體煤為研究對象，對其近距離煤層群的安全開采技術(shù)進(jìn)行研究，為礦井后續(xù)生產(chǎn)提供一定的理論依據(jù)。

1 礦井概況

韓家灣煤礦行政區(qū)劃隸屬陜西省榆林市，位于黃土高原與毛烏素沙漠接壤地帶，屬近水平、淺埋、近距離煤層群開采，平均煤層傾角為1°，礦井自上而下賦存有1-2上、1-2、2-2、3-1與4-2煤共計(jì)5個(gè)可采煤層。各煤層厚度、與相鄰煤層間距、巖性及簡易柱狀圖如圖1所示。

圖1 三盤區(qū)簡易柱狀圖

韓家灣煤礦三盤區(qū)于1988—2006年采用房柱式對三盤區(qū)2-2煤層進(jìn)行了大范圍回采，同時(shí)也存在部分周邊礦井越界開采，共同形成1-2上和1-2煤呆滯煤量551萬t，同時(shí)還壓覆下部3-1煤約392萬t的煤炭資源。

2 2-2煤采空區(qū)覆巖破壞及煤柱穩(wěn)定性分析

在上部的1-2上、1-2煤層還未開采的情況下，先應(yīng)用房柱式對2-2煤層完成了采掘，采空區(qū)遺留大量房柱式煤柱。這些煤柱尺寸較小，一般為6～8 m，在經(jīng)過長期的承壓和風(fēng)化作用后，煤柱的穩(wěn)定狀況不明確。2-2煤房柱式采空區(qū)煤柱的存在，不僅對上部1-2上和1-2煤開采造成蹬空開采安全隱患，還對下部3-1煤的開采造成局部應(yīng)力集中等隱患。

2.1 采空區(qū)鉆探勘察及分析

為對淺埋房柱式采空區(qū)精準(zhǔn)勘查，選取了2個(gè)精查區(qū)(精查一區(qū)與精查二區(qū))。一區(qū)位于2208工作面中部區(qū)域，施工7個(gè)鉆孔；二區(qū)位于2215工作面中部區(qū)域，施工完成6個(gè)鉆孔。各精查區(qū)及鉆孔平面布置如圖2所示。

圖2 精查區(qū)及鉆孔平面布置

根據(jù)鉆孔揭露掉鉆及取芯結(jié)果情況可知：精查一區(qū)巖芯完整性好、孔壁完好，未發(fā)現(xiàn)明顯的裂縫發(fā)育痕跡；另外，從鉆井液消耗情況來看，至揭露2-2煤采空區(qū)前，鉆井液消耗量變化不大，基本不漏失，推斷該區(qū)采空裂隙區(qū)不發(fā)育。

2.2 房柱三維激光掃描及分析

引入三維激光掃描技術(shù)，探查房柱采空區(qū)的煤柱、采空區(qū)參數(shù)，采區(qū)內(nèi)縱置巷道位置及參數(shù)，追蹤采區(qū)運(yùn)輸通道位置、參數(shù)及頂板垮落情況。

1)一區(qū)探測結(jié)果表明：煤柱長6.34～9.28 m，平均7.81 m；寬8.37～9.54 m，平均8.96 m；房倉寬6.15～8.38 m，平均7.27 m；探測高度2.2～3.05 m，平均2.63 m?？v置通道寬5.66～9.78 m，平均7.72 m；探測高度2.38～3.14 m，平均2.76 m。煤柱及房倉參數(shù)接近調(diào)查結(jié)果中采7 m留8 m的采煤方式。三維激光掃描勘查掌握精查一區(qū)的煤柱尺寸情況見表1，采空區(qū)參數(shù)尺寸情況見表2。

表1 三維激光掃描勘查煤柱尺寸統(tǒng)計(jì)

表2 三維激光掃描勘查采空區(qū)尺寸統(tǒng)計(jì)

2)精查二區(qū)三維激光掃描共施工完成4個(gè)鉆孔(K2-2、K2-3、K2-4與K2-6)，探測結(jié)果表明長方形煤柱長10.96～12.97m，平均11.97m；寬7.59～9.90m，平均8.75m；常規(guī)煤柱長6.68～8.01m，平均11.97m；寬7.59～9.90m，平均7.95m；房倉寬6.28～6.92m，平均6.60m；探測高度3.91～4.12m，平均4.02m；縱置通道寬6.20～9.36m，平均7.78m；探測高度3.91～4.12m，平均4.02m。煤柱及房倉的參數(shù)接近調(diào)查的采7m留8m采煤方式，空腔探測高度接近調(diào)查采高3.8m；采空頂板完好，未有明顯冒頂跡象。

綜合兩個(gè)精查區(qū)域鉆孔揭露掉鉆情況及激光掃描成果，得出冒落帶高度發(fā)育情況：采空區(qū)空腔頂呈拱形，且凹凸不平，采空冒落發(fā)育高度最大為6.68m，最小為1.01m，平均為4.76m。精查一區(qū)發(fā)生冒頂可能與2-2煤頂板巖性為砂質(zhì)泥巖、整體較為松軟、強(qiáng)度相對較低等因素有關(guān)。

2.3 巖芯物理力學(xué)性質(zhì)測試

根據(jù)采空區(qū)勘察孔施工取芯進(jìn)行煤巖體的物理力學(xué)性質(zhì)測試，測試結(jié)果見表3。

表3 三盤區(qū)煤巖體物理力學(xué)性質(zhì)測試結(jié)果

2.4 采空區(qū)積水探測與分析

依據(jù)精查一區(qū)的采空區(qū)精查成果，結(jié)合2-2煤層底板等高線分布情況(基于通過本次鉆孔，并結(jié)合三盤區(qū)及周邊以往鉆孔成果插值生成)，對精查一區(qū)的采空區(qū)積水進(jìn)行了估算。K1-1鉆孔通過孔中窺視儀觀測2-2煤采空區(qū)有少量積水，測量積水高度為0.35m，K1-2鉆孔亦有少量積水，積水高度為0.15m；其余鉆孔均不積水。精查二區(qū)采空區(qū)不積水。

2.5 煤柱與覆巖穩(wěn)定性分析

根據(jù)韓家灣礦三盤區(qū)2-2煤層的賦存條件，房柱采空區(qū)平均采深為97 m，煤層厚度為3.0～5.26 m，平均采厚3.5 m，采留尺寸為采寬5～7 m，留寬6～8 m。

利用多層巖梁頂板載荷計(jì)算理論，取房柱式采空區(qū)煤房直接頂上作用的載荷為14.37 kPa。將煤房直接頂簡化為簡支梁，計(jì)算得到煤房直接頂?shù)臉O限垮落距為19.68 m，遠(yuǎn)大于2-2煤煤房實(shí)際寬度6～8 m。三盤區(qū)2-2煤的煤房頂板具有一定的穩(wěn)定性，尚未出現(xiàn)大范圍垮落現(xiàn)象。

根據(jù)煤柱載荷和煤柱強(qiáng)度計(jì)算公式，得到不同開采尺寸條件下煤柱的穩(wěn)定性系數(shù)。

1)煤柱應(yīng)力計(jì)算：根據(jù)式(1)計(jì)算得到房柱式采煤法煤柱載荷，“煤柱應(yīng)力”數(shù)值見表4。

表4 不同開采尺寸房采區(qū)煤柱現(xiàn)有穩(wěn)定系數(shù)

式中，γ為上覆巖層平均容重，MPa/m；H為采深，m；W為煤柱寬度，m；B為煤房寬度，m；L為煤柱長度，對于一般的房柱式開采，L=W，m。

2)煤柱強(qiáng)度計(jì)算：根據(jù)式(2)計(jì)算得到房柱式采煤法煤柱強(qiáng)度，“煤柱強(qiáng)度”數(shù)值見表4。

式中，σ1為臨界立方體試樣抗壓強(qiáng)度，MPa；W為煤柱寬度，m；h為煤柱高度，m；σc為實(shí)驗(yàn)室測試的煤的平均單軸抗壓強(qiáng)度，MPa；D為實(shí)驗(yàn)室試塊的尺寸，當(dāng)為圓柱體時(shí)D為試樣的直徑，一般為50 mm；h為現(xiàn)場煤柱的高度，當(dāng)煤柱高度大于0.9 m時(shí)，取0.9 m。

3)煤柱穩(wěn)定性計(jì)算：根據(jù)式(3)計(jì)算得到房柱式采煤法煤柱穩(wěn)定性系數(shù)，“穩(wěn)定系數(shù)”數(shù)值見表4。

F=σp/Sp

(3)

式中，σp為煤柱強(qiáng)度，MPa；Sp為煤柱載荷，MPa。

對于房柱式開采，若安全系數(shù)F大于1.5，就可認(rèn)為滿足長期穩(wěn)定條件。根據(jù)三盤區(qū)2-2煤層的地質(zhì)采礦條件，得到2-2煤房柱式采空區(qū)殘留煤柱穩(wěn)定系數(shù)為1.09～1.21，該數(shù)值小于1.5，不能滿足煤柱的長期穩(wěn)定性。

2.6 殘留煤柱穩(wěn)定性分析

1)根據(jù)對不同開采尺寸殘留煤柱穩(wěn)定性理論計(jì)算，可得2-2煤房柱式采空區(qū)的煤柱現(xiàn)有穩(wěn)定系數(shù)大于1而小于1.5，表現(xiàn)為現(xiàn)狀下暫時(shí)穩(wěn)定而不具備長期穩(wěn)定的特征。

2)結(jié)合采空區(qū)勘查、鉆孔窺視、三維激光掃描等多手段綜合勘查也證實(shí)了當(dāng)前2-2煤柱仍具有一定的穩(wěn)定性，沒有出現(xiàn)大范圍垮落現(xiàn)象。

3)房柱式采空區(qū)內(nèi)殘留煤柱長時(shí)間在空氣、水(實(shí)測三盤區(qū)部分區(qū)域積水高度為0.15～0.35 m)作用下，殘留煤柱逐漸風(fēng)化、劈裂，殘留煤柱的尺寸將逐漸減小，煤柱穩(wěn)定性變差。在外界擾動(dòng)應(yīng)力(尤其采動(dòng)影響引起的應(yīng)力集中等因素)影響下煤柱塑性區(qū)增加，局部煤柱穩(wěn)定性系數(shù)可能小于1.0，在外力擾動(dòng)下發(fā)生失穩(wěn)的可能性較大。

4)類比榆林周邊類似淺埋深房柱式采空區(qū)內(nèi)殘留煤柱揭露房柱式采空區(qū)情況，殘留煤柱時(shí)間大于5 a時(shí)，在空氣和水作用下，煤柱核區(qū)逐漸變小、塑性區(qū)寬度逐漸變大，煤柱將不能滿足長期穩(wěn)定性。

3 房采區(qū)影響的近距離煤層群安全開采分析

在下部煤層為房柱式采空區(qū)的開采條件下，分析蹬空開采的可行性，關(guān)鍵是要判別在上部煤層采動(dòng)應(yīng)力影響下房柱采空區(qū)內(nèi)煤柱的穩(wěn)定性，以及層間巖體的穩(wěn)定性。在長壁開采條件下，上部煤層采動(dòng)應(yīng)力主要來自長壁工作面煤壁支承壓力和區(qū)段煤柱應(yīng)力集中，以及工作面采煤設(shè)備的動(dòng)態(tài)壓力。對于上部煤層采動(dòng)應(yīng)力情況，可分單工作面采動(dòng)應(yīng)力和多工作面采動(dòng)應(yīng)力情況。

3.1 1-2煤蹬空房柱式空區(qū)可行性分析

3.1.1 長壁單工作面開采條件下

不考慮對煤壁施加的側(cè)向支護(hù)力，采空區(qū)煤壁的塑性區(qū)寬度計(jì)算公式為：

根據(jù)1-2煤地質(zhì)采礦特征，將m=2.59 m，A=0.33，φ=30°，C=2.0 MPa，K=2，γ=0.025 MN/m3，H=75 m代入式(4)計(jì)算得：塑性區(qū)寬度b=0.54 m。

根據(jù)采空區(qū)煤壁下方應(yīng)力分布規(guī)律可知，在水平方向，在x/b=4.0的位置應(yīng)力集中程度最大。因此，在計(jì)算1-2煤長壁工作面開采支承壓力在底板巖層中應(yīng)力分布及其對2-2煤殘留煤柱穩(wěn)定性時(shí)，可取x=4.0，b=2.16 m，z=25 m，K=2，H=75 m，代入可得2-2煤層頂板處受1-2煤層長壁開采支承壓力影響的附加應(yīng)力大小為：

可見，1-2煤開采對2-2煤產(chǎn)生的附加應(yīng)力較大，2-2煤層房柱采空區(qū)煤柱在1-2煤層長壁開采支承壓力影響下煤柱所受的實(shí)際應(yīng)力和穩(wěn)定性系數(shù)見表5。在1-2煤長壁開采支承壓力影響下，2-2煤房柱采空區(qū)煤柱的穩(wěn)定性系數(shù)降低，穩(wěn)定系數(shù)在0.93～1.04之間，大部分煤柱的穩(wěn)定性小于1.0，不能夠保持穩(wěn)定。

表5 2-2煤殘留煤柱受1-2煤長壁單工作面開采的煤柱穩(wěn)定系數(shù)

3.1.2 連續(xù)多工作面影響情況

在多工作面開采條件下，下部煤層的附加應(yīng)力，除了受采空區(qū)邊界支承壓力影響外，工作面之間留設(shè)的區(qū)段煤柱產(chǎn)生的應(yīng)力集中，也是附加應(yīng)力的重要來源。即多工作面開采產(chǎn)生的附加應(yīng)力要大于單工作面開采產(chǎn)生的附加應(yīng)力影響。因此，1-2煤長壁多工作面開采支承壓力影響下，2-2煤房柱采空區(qū)煤柱的穩(wěn)定性系數(shù)將更小，煤柱的穩(wěn)定性更差。

3.2 強(qiáng)制處理殘留煤柱后蹬空開采分析

如上所述，三盤區(qū)地質(zhì)采礦條件下，由于2-2煤房柱采空區(qū)的存在，直接蹬空2-2煤開采1-2煤存在煤柱大面積失穩(wěn)風(fēng)險(xiǎn)。為此分析2-2煤房柱式采空區(qū)充填或強(qiáng)制放頂后的順序開采方案如下：采空區(qū)充填后開采1-2煤：要實(shí)現(xiàn)1-2煤的安全開采，對2-2煤房柱采空區(qū)進(jìn)行局部充填加固、為殘留煤柱進(jìn)行支撐，消除煤柱失穩(wěn)和頂板大面積垮落的安全隱患，但充填方案存在工藝復(fù)雜、管理程度要求高、需要增加獨(dú)立的充填系統(tǒng)、成本高、周期長等不足，在經(jīng)濟(jì)角度出發(fā)，2-2煤采空區(qū)充填后再進(jìn)行1-2煤開采的經(jīng)濟(jì)合理性較差。強(qiáng)制放頂后再開采1-2煤：根據(jù)煤礦開采實(shí)踐，如果能夠在開采前對不穩(wěn)定采空區(qū)進(jìn)行強(qiáng)制放頂或?qū)埩裘褐M(jìn)行爆破，此時(shí)強(qiáng)制放頂后的2-2煤層房柱采空區(qū)將等價(jià)于長壁開采垮落法管理頂板的長壁采空區(qū)；等待巖層重新壓實(shí)穩(wěn)定后再開采上部近距離煤層，就能夠消除安全隱患，實(shí)現(xiàn)安全高效開采。強(qiáng)制放頂?shù)募夹g(shù)有水壓致裂、深孔爆破、二氧化碳冷爆破等，目前在國內(nèi)外均有應(yīng)用，技術(shù)應(yīng)用成熟。

3.2.1 采動(dòng)影響倍數(shù)法判別

1-2與2-2煤間距19.46～30.57 m，均值為24.75 m。在不考慮先采3-1煤層條件下，若對2-2煤房柱式采空區(qū)煤柱強(qiáng)制放頂，1-2煤為單一煤層上行開采，則采動(dòng)影響倍數(shù)K計(jì)算為(房采區(qū)按采出率70%計(jì)算，等效平均采厚M=3.5 m×70%=2.45 m)：

煤礦上行開采的生產(chǎn)實(shí)踐證明，下部單一煤層開采，當(dāng)K>7.5時(shí)，一般可進(jìn)行正常的上行開采。根據(jù)采動(dòng)影響倍數(shù)法的判斷，對2-2煤房柱式采空區(qū)煤柱強(qiáng)制放頂后，且考慮2-2煤層70%的采出率條件下，采動(dòng)影響倍數(shù)K=10.1>7.5；2-2煤房柱式采空區(qū)強(qiáng)制放頂并采取一定的安全技術(shù)措施后，1-2煤層在2-2煤采空區(qū)上可進(jìn)行正常的上行開采。

3.2.2 兩帶高度法判別

對2-2煤層房柱式采空區(qū)強(qiáng)制放頂后，且考慮2-2煤70%的采出率條件下，等效采厚M=2.45 m。結(jié)合韓家灣煤礦的中硬巖性條件，根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與開采規(guī)范》得到，對2-2煤層房柱式采空區(qū)強(qiáng)制放頂后，且考慮2-2煤70%的采出率條件下，2-2煤垮落帶的最大高度Hk=10.23 m，導(dǎo)水裂縫帶Hli=38.18 m。

兩帶高度依據(jù)判別式(7)計(jì)算：

1-2與2-2煤的層間距D=24.75 m>19.55 m，當(dāng)上、下煤層的層間距大于下煤層的裂縫帶高度時(shí)，上煤層內(nèi)部雖然有一定程度的裂隙但只發(fā)生整體移動(dòng)，結(jié)構(gòu)不受破壞，2-2煤房柱式采空區(qū)強(qiáng)制放頂并采取一定的安全技術(shù)措施后，1-2煤在2-2煤采空區(qū)上部可進(jìn)行正常的上行開采。

3.3 3-1煤開采后1-2煤蹬空開采可行性分析

2-2煤的下方約35 m處，還存在3-1煤；3-1煤平均采厚2.6 m，平均采深115 m?？煽紤]先用長壁采煤法開采3-1煤，利用采動(dòng)影響的上覆巖層移動(dòng)變形實(shí)現(xiàn)破壞2-2殘留煤柱穩(wěn)定性、房柱采空區(qū)強(qiáng)制放頂?shù)哪康模细矌r層移動(dòng)穩(wěn)定后，再開采1-2煤層，為此開展如下論證。

3.3.1 采動(dòng)影響倍數(shù)法

1-2與2-2煤的間距19.46～30.57 m，均值為24.75 m；2-2與3-1煤的間距32.44～38.82 m，均值為35.47 m。2-2煤房柱式采空區(qū)按采出率70%、等效采厚M=2.45 m計(jì)算；3-1煤平均采厚2.6 m。

3-1煤為多煤層上行開采(先采3-1煤，再采1-2煤)，將以上數(shù)據(jù)代入式(8)，則采動(dòng)影響倍數(shù)K為：

根據(jù)采動(dòng)影響倍數(shù)法的判斷，三盤區(qū)多煤層(先采3-1煤，再采1-2煤)上行開采采動(dòng)影響倍數(shù)K=7.03>6.0；先用長壁采煤法開采3-1煤層，利用采動(dòng)影響的上覆巖層移動(dòng)變形實(shí)現(xiàn)破壞2-2殘留煤柱穩(wěn)定性、房柱采空區(qū)強(qiáng)制放頂?shù)哪康?，待上覆巖層移動(dòng)穩(wěn)定后，1-2煤在2-2與3-1煤采空區(qū)上部可進(jìn)行正常的上行開采。

3.3.2 兩帶高度法判別

先用長壁采煤法開采3-1煤，利用采動(dòng)影響的上覆巖層移動(dòng)變形實(shí)現(xiàn)破壞2-2殘留煤柱穩(wěn)定性、房柱采空區(qū)強(qiáng)制放頂?shù)哪康?，待上覆巖層移動(dòng)穩(wěn)定后，再采1-2煤，且考慮2-2煤70%的采出率條件下，等效采厚M=2.45 m。根據(jù)《建筑物、水體、鐵路及主要井巷煤柱留設(shè)與開采規(guī)范》得到，在考慮2-2煤70%的采出率條件下，應(yīng)用長壁式采煤法開采3-1煤后，近距離煤層群(3-1煤與殘留2-2煤柱區(qū))的Hk=10.23 m，Hli=38.18 m。

近距離煤層群下的兩帶高度法判別公式：

1-2與2-2煤間距D=24.75 m>19.55 m，當(dāng)上、下煤層的層間距大于下煤層的裂縫帶高度時(shí)，上煤層內(nèi)部雖然有一定程度的裂隙但只發(fā)生整體移動(dòng)，結(jié)構(gòu)不受破壞，韓家灣煤礦三盤區(qū)1-2煤層滿足多煤層(先采3-1煤層，再采1-2煤層)上行開采條件，即先用長壁采煤法開采3-1煤層，利用采動(dòng)影響的上覆巖層移動(dòng)變形實(shí)現(xiàn)破壞2-2殘留煤柱穩(wěn)定性、房柱采空區(qū)強(qiáng)制放頂?shù)哪康模细矌r層移動(dòng)穩(wěn)定后，1-2煤層在2-2煤層與3-1煤層采空區(qū)上部可進(jìn)行正常的上行開采。

4 結(jié) 論

1)“采空區(qū)鉆探與取芯+漏失量觀測+三維激光掃描+積水探測”的綜合性手段可實(shí)現(xiàn)缺乏資料的房采區(qū)殘留煤柱賦存情況精確探測；應(yīng)用綜合探測法結(jié)合理論分析計(jì)算得到韓家灣三盤區(qū)2-2煤房柱式采空區(qū)內(nèi)的殘留煤柱現(xiàn)有穩(wěn)定系數(shù)大于1而小于1.5，具有現(xiàn)狀下暫時(shí)穩(wěn)定而不具備長期穩(wěn)定的特征。

2)蹬空2-2煤房采區(qū)、直接實(shí)施1-2煤長壁工作面的開采方案，在1-2煤工作面支承壓力影響下，2-2煤房柱采空區(qū)內(nèi)的殘留煤柱穩(wěn)定性系數(shù)介于0.93～1.04，殘留不能保持穩(wěn)定。

3)應(yīng)用采動(dòng)影響倍數(shù)判別法與兩帶高度判別法等理論計(jì)算，提出“先采下組煤層，利用礦山壓力對2-2煤殘留煤柱破壞后，再在擾動(dòng)破壞后的房柱式采空區(qū)上實(shí)施上組煤蹬空開采”的方案。