研究揭示孟巴矿强含水层下厚煤层分层协调开采模式- 工业快报

　　孟加拉国Barapukuria 煤矿（简称“孟巴矿”）是我国在孟加拉国承建的第一个煤矿，也是目前唯一的井工开采煤矿，矿井生产能力1.0Mt/a，为立井单水平下山开拓。

　　孟巴矿矿井地质采矿条件复杂特殊，矿井属于水害、冲击矿压、采空区发火等多种灾害并存的井工开采类型。

　　井田地质剖面图

　　地层岩性划分示意图

　　为了降低或减轻灾害强度，实现矿井安全开采，西安科技大学余学义教授团队联合中国煤科西安研究院、中国矿业大学的科研人员，提出了厚煤层分层协调减灾开采理论，构建了孟巴矿厚煤层分层协调减灾开采模式和顶板水害上保下疏，冲击地压动静转移和自燃火灾时空适配的多灾源防控技术体系，实现了孟巴矿厚煤层多分层安全开采。研究成果以《孟加拉国Barapukuria 矿厚煤层分层协调减灾开采模式》为题于9月24日在《煤炭学报》进行了网络首发。

协调减灾开采科学含义：特厚煤层分层错距协调减灾开采是基于协调理论的矿井开采部署、开采顺序和开采参数在空间和时间方面的科学有效衔接和管理，应用分层错距布置、限高开采、覆岩整体下沉和降低邻面采掘互扰减灾原理，避免覆岩应力的叠加，降低灾害强度，实现安全开采。

　　协调减灾开采原理为：应用限高开采、分层错距布置、覆岩整体沉降和降低邻面采掘互扰原理实现协调减灾开采的目的。

　　（1）分层错距布置。根据分层开采覆岩变形破坏的可叠加性，将上下分层边界错距布置，避免边界拉伸变形区叠加破坏，保护隔水层的完整隔水性能。

　　（2）限高开采。根据开采高度和覆岩破坏高度发育规律，结合防灾的要求，制定分层开采高度，达到减灾的目的。

　　（3）覆岩整体沉降。分层间整体错距布置，有效释放采空区煤柱区应力，实现覆岩整体均匀沉降，密实冒裂带空隙，降低采空区遗煤氧化发火程度，避免大范围煤柱失稳的冲击灾害发生。

　　（4）降低邻面采掘互扰。相邻开采工作面开采容易引起覆岩移动破坏应力叠加破坏，通过相邻采掘工作面错时开采，有效避免采掘相互扰动。

孟巴矿分层协调减灾开采布置方式

　　针对孟巴矿特厚煤层多分层开采顶板水害、冲击地压和自燃火灾的灾害特征，除了采用常规的灾害防治措施外，采用分层协调减灾开采技术，从源头控制开采损害程度，有效地降低了灾害的危险程度，实现了在多灾害条件下，三个分层的安全开采。

　　（1）应用分层边界错距协调减灾开采模式，一分层均采用3.0～3.2m限厚开采，二分层采用综放开采，采放厚度4.0～7.0m，三分层只采不放，开采厚度2.8～3.2m。避免了分层边界拉应力区叠加效应，控制了覆岩导水裂缝带发育高度，有效保护了古近系Lower DupiTila组隔水层的完整隔水性能；通过控制分层开采厚度，使得矿井涌水量平稳缓慢增长，实现了顶板水害上保下疏的水害防治目标。

　　（2）基于构建的结构关键层稳定性计算模型，确定了一分层开采厚度，实现了煤层厚硬顶板分次破坏，避免了厚硬顶板一次破断的强矿压冲击灾害发生；分层整体错距布置开采，避免了分层边界应力集中，释放了上分层采空区煤柱应力，实现了分层开采冲击地压动静转移。

　　（3）分层错距协调开采，下分层开采破坏了上分层采空区煤柱，二分层开采后结构关键层失稳，在上覆巨厚松散岩层加载作用下，实现了覆岩整体快速沉降，密实了冒裂带空隙，同时针对分层开采采空区自然发火特征，实施了立体封堵，时空适配防火方案，有效地降低了采空区自然发火危险性。

　　实践证明，在多灾害叠加的矿井开采条件下，应用协调减灾开采方法能够从源头控制开采致灾强度，与常规灾害防治方法相结合，能够起到更明显的灾害防治效果。

　　这项研究得到了国家自然科学基金的资金支持。

　　责任编辑：宫在芹

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