（中国神华能源股份有限公司神山露天煤矿，内蒙古鄂尔多斯010321）
摘要：我国是煤炭大国，产量大，消耗量大，同时我国煤炭赋存条件普遍较差，绝大多数为井工开采。这一点导致了我国煤炭回采率低，浪费严重。随着现代开采技术的发展和经济环保等理念的发展，能源的循环利用就成为了当今的煤炭行业一大热点。旧采残煤区复采也就应运而生。文章介绍了现今旧采残煤区采场矿压规律研究现状，以及存在的问题。
关键词：旧采残煤、采场、围岩控制、顶板控制
0.引言
在过去几十年，我国还未全面普及机械化长壁开采煤炭的时期，煤炭企业多采用房柱式、刀柱式等开采方法。这些老旧的方法，回采率很低，造成了煤炭资源的浪费。这些方法形成的旧采残煤区，80%以上埋深较浅（150m以内），且浪费煤炭的资源约802亿t。随着我国开采技术和顶板控制技术的发展，经济和环保理念的更新，旧采残煤区复采成为了一个重要课题。将旧采残煤区的煤炭进行回收，能够实现资源的再回收，对于提高煤炭回采率、延长矿井服务年限、缓解矿井的生产接替、增加企业收入有着积极意义。
然而，旧采残煤区地质条件和矿压规律相对复杂，支护难度也增大。因此，研究旧采残煤区的采场矿压规律特别重要。
1.研究现状
国外的矿井以露天矿为主，井工开采为辅，在旧采残煤区复采方面的研究很少。在我国，井工矿井占90%以上，因此，关于旧采残煤复采这方面的研究相对较多。随着近年岩石力学和顶板控制技术的发展，我国在这方面取得了很多成果。目前旧采残煤区采场顶板控制技术有关的研究主要有以下几个方面。
1、杨本生提出的注浆加固技术[1]
河北工程大学的杨本生教授和康城煤矿合作，针对其巷道顶板破碎的状态，研究提出了对工作面和巷道顶板采用可调、速凝、水灰比高、且流动渗透性好的高水材料进行注浆，由于该类注浆材料的固结体就有亲水性，在水中浸泡后会提高强度，且即使固结体破裂也可以进行再胶结，从而使顶板胶结成完整状态，经过钻孔、封口、注浆等过程后形成了再生顶板。为回收煤炭创造了安全的生产条件，收获了安全效益和生产效益。同时，杨本生教授详细的介绍了注浆流程，为之后的研究提供了重要的参考。
2、薄煤层下分层复采工作面顶板控制技术【2】
黑龙江科技大学的李凤仪教授和安泰煤矿合作，对其薄煤层下分层的顶板状态进行了研究分析，提出了相应的支护方法，解决了支护难的问题。安泰煤矿分层下行开采，先采上层煤，采完上层煤后再开采下层煤。下层煤为薄煤层，平均厚度1.0m，同时，两层煤之间有夹矸，下层煤顶板相对较为破碎，这导致了支护性能好的设备受到了空间上的限制，不能很好的发挥优势。李凤仪教授经过研究，提出在这种情况下，采用单体液压支柱加铰接顶梁为主支护工作面，由于金属顶梁的布置方式不同会对顶板产生不同的控制效果，因此根据工作面的具体条件不同又可以采取不同的支护形式：如果顶板条件较好，则甚至可以不设置金属顶梁，而当顶板条件较差时，则需进行齐梁布置或者错梁布置，而错梁布置又可以分为正倒悬臂和反倒悬臂。根据不同顶梁布置方式的特点，实现了对顶板灵活有效的实现了对薄煤层下分层复采工作面的顶板控制。
3、刀柱式开采后复采工作面顶板控制技术【3~5】
（1）宋保胜等专家和营山煤矿合作，研究了该矿厚煤层刀柱式开采后的采空区下的残煤区复采工作面的顶板控制技术，提出了破坏上分层应力集中区的完整性，来缓解下分层复采工作的矿压显现。通过破坏上分层的刀柱的完整性来达到破坏上分层应力集中区的完整性。同时，针对该矿残煤区的开采条件，采用留设隔离煤柱（距旧采空区15m）来进行残煤复采试验。通过此次研究和试验，为刀柱下残煤区复采的工作面顶板控制提供了相对完善的理论。
（2）李强分析了营山煤矿复采首采工作面矿压观测数据，提出复采工作面的矿压显现规律具有特殊性。即，在采空区下开采时，回采工作面的矿压显现不显著，同时初称力不能过大，以避免窜顶；在煤柱下开采时，回采工作面的矿压显现显著，表现为工作面切入煤柱3m时，工作面来压剧烈，发生冒顶和片帮等，如果片帮宽度超过2m，则顶板几乎全部冒落。反之，如果保持顶板完整，则工作面推进速度慢，还未进入下一循环，顶板就垮落，如此周而复始，形成恶性循环，制约工作面的回采进度。
(3)黄贵庭提出了刀柱下残采回采工作面应力集中区域的顶板控制措施。在旧采残煤区，残留的煤柱和顶板会对下部的回采工作面形成应力集中区域，对下部回采工作面产生不利影响。因此，在推进工作面时，采用爆破的方法，破坏该部分区域，使得该区域卸压，减小不利影响。
4、水泥材料注浆加固技术【7】
百善煤矿复采工作面顶板胶结性差，难以形成再生顶板，故受采动影响易发生破坏，发生冒顶事故，是巨大的安全隐患。张军等专家经过研究，提出使用水泥材料对破碎顶板进行注浆加固，通过对采用水泥-水玻璃双液浆(C-S)进行运输巷注浆，在回风巷则采用单液水泥浆（P.032.5）普通硅酸盐水泥来对破碎的岩石进行胶结并对裂隙进行填充。注浆压力在6MPa以内，稳压5min。并且最终试验成功，浆液在岩层中呈树枝网状分布，增强了岩层的稳定性，且浆液的渗透效果越好就能够会得越明显的固结作用，为之后的顶板加固技术提供了重要参考。
5、底板复采的快速拉格朗日大变形分析【8】
北京木城涧煤矿在早期回采煤炭时，使用的是“采顶丢底”的采煤方法，仅对2.0m采高的上分层进行了开采，该方法导致大量底煤遗留，且由于没有进行人工假顶的铺设，导致后期回收底煤时，顶板和上覆岩层受到初次采动影响，状态变化特殊，导致常规的回采方法不适用。王学滨教授等在通过对原始地质进行复现以及对开采平面的模型试验，并利用FLAC3D软件对大变形模式下的留顶厚度，最小主应力等参数进行了模拟，提出了三维连续体拉格朗日方法：利用混合离散、动态松弛以及显示差分等方法进行分析，建立了煤岩体本构模型并计算，为复采留顶厚度的选择以及复采成功提供了理论依据。
6、旧采残煤的相似模拟研究
采用相似模拟的方法，对旧采残煤区的围岩变形和支架阻力变化等进行研究。各煤矿的地质条件不同，回采方法不同，相应产生的旧采残煤区的种类不同，根据具体的旧采残煤区种类及其条件，在实验室制作模型，以相应的测量仪器配合，观测记录数据变化，得出相应的结果，对具体的实际应用提供重要参考。太原理工大学研制的大型三维相似模拟试验台为旧采残煤区的相似模拟试验提供了重要的技术支持。
7、旧采残煤综合机械化长壁复采【9】
太原理工大学赵阳升、弓培林教授等以西河煤矿为例，针对该煤矿巷道和顶岩层基本完好，瓦斯积聚浓度偏高以及存在较多积水来源等问题，运用相似模拟的方法，对旧采残煤区综采复采两类工作面做了模拟实验，分析了其顶板的垮落规律以及煤层、基本顶、直接顶的应力和位移变化等，确定了工作面的推进方向和旧采空巷基本垂直、成30°角的回采方案，最后得出了实现该矿旧采残煤区综合机械化长壁复采的工作面布置方式，有效解决了旧采残煤区积气、积水以及工作面跨越采空区的问题。
2.目前研究存在的问题
（1）旧采残煤区复采工作面与实体煤回采工作面的开采条件有着本质的差别，特别是其顶板和煤体的物理特征及受力状态具有特殊性。但目前采用长壁垮落法开采旧采残煤区的研究和试验较少，尤其是对此过程中的顶板控制及煤体应力分布规律的研究较少，未形成完整的理论体系。
（2）残煤区的开采条件复杂，且具有特殊性，目前针对长壁工作面开采残煤的支承压力分布及矿压显现规律研究较少。
（3）由于残煤区的顶板岩石破碎、胶结性较差，在采用注浆法时有可能出现个别钻孔的注浆压力较大但却无法注入浆液，再加上裂缝发育不均匀，导致注浆量以及注浆半径难以计算和预计。此外还可能出现部分区域固结效果太好而放顶困难的现象，需要进行进一步的研究来有效解决这些问题。
3.结语
随着我国煤炭开采技术的不断进步和发展，针对我国煤矿回采率低的问题，有较多的专家学者进行了深入的研究并提出了有效的解决方案，为我国旧采残煤区的复采提供了良好的技术支持。不过在目前的研究上仍有着一些不足存在，需要通过进一步的深入研究来进行有效解决。
参考文献
【1】杨本生，洛锋，刘超，乔燕国碎裂顶板固结综采复采技术应用【J】.中国
煤炭，2009,35(12):55-61
【2】李凤仪.王维维，薄煤层下分层复采工作面顶板控制技术【J】.矿业安全与环保，2009,36（1）：50-51
【3】李强.刀柱下复采工作面顶板活动规律探索【J】.山西煤炭，2007,27（4）：27-29
【4】张振林，黄庭刀柱下复采工作面矿压显现规律研究【J】.煤炭技术，2008,
27（9）：43-45
【5】宋保胜.刀柱式老采空区下遗留煤体复采可行性分析与实践【J】.煤矿开采，2007，12（5）：18-27
【6】黄贵庭.刀柱下复采工作面集中应力区域控制技术研究与应用【J】.科学之友，2008,（2）:5-6.
【7】张军，王正峰，刘保华.百善煤矿复采工作面顶板注浆加固技术【J】.中州煤炭，2012,3:46-48.
【8】王学滨，潘一山，盛谦等.底板复采的快速拉格朗日大变形分析【J】.煤矿开采，2001,(3)：49-52.
【9】徐忠和，赵阳升等.旧采残煤综合机械化长壁复采的几个问题【J】.煤炭学报，2015,40(S1)：33-39.