一、项目背景
某煤矿目前开采1-1煤、2-2煤煤层，其中，1-1煤可采厚度1.50~2.15m，平均1.73m，属于中厚煤层，埋深92.91~153.23m，平均129.04m；2-2煤可采厚度4.12~5.96m，平均4.89m，属于厚煤层，埋深40.68~211.42m，平均162.27m。1-1煤与2-2煤层间距51.17~60.34m，平均54.16m，层间距较稳定。
开采下部煤层时，受上煤层采空区遗留煤柱在底板形成的应力集中影响，易导致下煤层应力影响区内的顶板和煤层结构裂隙发育，极易发生冒顶、漏顶象，可能出现煤柱失稳破坏导致的下煤层顶板大面积突然垮落，造成切顶压架事故，严重威胁工作面安全生产。
二、研究内容
为解决开采难题，对该矿近距离煤层协调开采技术进行研究，主要依据钻孔应力计测试以及CT探测揭示1-1煤层开采对下方煤层的影响范围以及2-2煤层自身开采的超前影响范围，结合2-2煤层工作面矿压显现及巷道顶板离层特征，确定下煤层合理的滞后回采距离。
1.通过安装3组钻孔应力计监测分析，209工作面回风顺槽超前支承压力影响范围27.6~50.7m，平均41.3m，应力峰值超前工作面6.2m，应力集中系数1.32；209工作面胶运顺槽超前支承压力影响范围37~43m，平均40m，应力峰值超前工作面5.6m，应力集中系数1.11，应力峰值为5.65MPa；209工作面及102工作面回采对211工作面煤体内采动应力影响不明显。
2.通过现场PASAT测试扫描，209工作面超前应力范围不大于59.5m，211工作面位于102工作面后方47.5m出现应力集中区，表明此时上煤层工作面顶板开始垮落。
3.102工作面周期来压步距平均15.7m，来压强度平均38.8MPa（9749kN）。209大采高工作面在日推进度平均12.3m/d条件下，工作面周期来压步距7.2~18.8m，平均12.4m；9877~12240kN，平均11230kN；动载系数1.17~1.80，平均1.5，动载强烈。通过对支架运转工况曲线、支架工作阻力分布频次、支架循环末阻力、支架受力均衡性分析，认为ZY12000/25/50D支架满足控顶要求。
4.数值模拟研究认为，该矿上下两层煤水平间距50m以外，拉应力区不会扩展至整个层间距，合理滞后不应小于50m。基于超前移动角实测分析认为，2-2煤开采对1-1煤的超前影响距离为21m，2-2煤层工作面滞后1-1煤层工作面安全距离为52.4m。
5.从“2-2煤层大采高工作面超前影响距离+安全距离+1-1煤层开采对2-2煤层大采高工作面的滞后影响距离”分析合理回采间距，结合理论分析、数值模拟以及类比分析，综合得出该煤矿上下煤层压茬工作面同采合理滞后距离不小于138.4m。
6.2-2煤层上覆3m左右存在厚度为14.26m的巨厚粉砂岩，是影响2-2煤层大采高工作面矿压显现的关键岩层，采取合理的水力压裂方案进行顶板处理。
7.依据2-2煤工作面倾向实测的边界角和移动角，计算得出对1-1煤层的侧向影响距离最大36m，小于209工作面胶运顺槽至102工作面回风顺槽的错距43.6~47.1m；在209工作面整个回采过程中，102工作面回风顺槽变形量始终较小，表明下煤层开采对上层煤相邻工作面没有明显影响。在102工作面开采时，209辅运顺槽顶板离层量变化小，除个别测点顶板离层量最大达361.2mm外，多数测点离层量最大仅38.8mm，底鼓量最大200~300mm，两帮移近量最大300~400mm，表明102工作面回采对209工作面的影响同样不显著，因此，现有2-2煤层工作面及1-1煤层工作面布置合理，能够满足安全开采要求。
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