基于有效降低掘進率的回采巷道設計

文/李俊峰

經過半個多世紀的改革與發展，我國在煤礦礦井系統簡化與集中等方面積累了豐富的經驗，巷道布置得到進一步改進，巷道掘進率大幅度下降，取得了巨大的經濟效益和社會效益。

在保證安全生產的前提下，積極強化工程設計技術管理，優化回采巷道設計，才能降低掘進率，從而減少掘進投入，降低礦井生產成本。一般來說，降低回采掘進率的巷道布置方式主要有以下幾種。

一、沿空留巷

沿空留巷是在上區段工作面回采后，通過加強支護或采用巷旁支護等方法，將區段運輸巷保留下來，供下區段工作面開采時作回風巷使用，即一條巷道兩次使用。

平煤股份某礦生產的五2-22070工作面機巷沿空留巷作為相鄰工作面五2-22050工作面的沿空風巷，五2-22050工作面只掘進機巷和切眼。沿空留巷時，隨著五2-22070工作面的推進，為增強巷道的抗壓性能，在五2-22070工作面的機巷沿采空區邊緣打一排走向單體柱托棚，并將采空區幫用片石（就地取材）背實，以防采空區竄矸到沿空留巷內和采空區自燃；為防止回采時工作面瓦斯超限，在工作面進風口采用風障調節和工作面采空區側用彩條編織袋封閉。同時，為盡量減少沿空留巷內瓦斯超限，五2-22070工作面回采時，在沿空留巷內保持正常的局部通風，以便定期檢查支架變形及受損情況。

五2-22050工作面從根本上消除了沿空掘巷需要掘進的缺點，掘進率僅為53.9m/萬t，比沿空掘巷布置方式降低近1/3，有利于上、下區段按正常順序連續開采和礦井生產集中化，改善了采掘接替關系。

二、對拉工作面布置

區段平巷的雙工作面布置，俗稱對拉工作面。實質是利用三條區段平巷準備出兩個采煤工作面，其生產系統為：中間的區段平巷鋪設輸送機作為區段運輸平巷，上、下工作面的煤炭分別向下、上運到中間運輸平巷，由此集中運送到采區上山。由于工作面的煤炭是向上運送，因此下工作面的長度應根據煤層傾角的大小及工作面輸送機的能力而定。隨著煤層傾角增大，下工作面的長度應比上工作面短一些。

對拉工作面一般適合在非綜采、煤層傾角小于15°、頂板中等穩定以上、瓦斯含量不高等條件下使用；巷道斷面大小、支護方式在滿足安全生產的前提下，可以靈活掌握。

平煤股份某礦生產的己16、17-24112和己16、17-24122高檔普采工作面，位于己四采區東翼，己16、17-24090和己16、17-24130工作面之間。為提高煤炭回收率，減少掘進工程量特別是巖巷工程量，設計生產了對拉工作面，其走向長分別為520m和570m，采長150m。兩個工作面共用一條運輸機巷，上、下工作面風巷均鋪設軌道，分別為上、下工作面運送材料及設備等服務；工作面的通風方式為“兩進一回”，即己16、17-24122風巷和共用運輸機巷進風，己16、17-24112風巷回風。回采時，己16、17-24122工作面滯后，并保持錯距5m，錯距內沿走向每隔1m架設木垛，加強維護。

與傳統的布置方式相比，兩個工作面同時開采，共用一條運輸機巷，少掘進一條巷道（工程量520m），巷道掘進率降低21.4%；減少了在用設備，使生產集中，便于統一管理。

三、片盤一巷多面的布置方式

工作面片盤主要是為工作面施工存放物料、設備等。條件適宜時，將已回采完畢的工作面片盤維修復新，并沿規定層位向上或向下延伸掘進，與同一區段內的下一個工作面的機巷或風巷貫通，繼續用作下一個工作面的機巷片盤或風巷片盤，甚至多個工作面使用。片盤多次復用的布置方式，一般適用于同一區段相鄰的工作面或分層開采的工作面，煤層傾角較小，且煤層瓦斯含量不高。

平煤股份某礦二水平戊一采區的戊8、戊9、戊10煤層合層，該礦對戊組煤層分兩層開采，為片盤一巷多個工作面使用創造了條件。

該采區東翼的戊8-21131、戊8-21151、戊8-21171、戊8-21191工作面依次相鄰，且分別是戊9、10-21132、戊9、10-21152、戊9、10-21172、戊9、10-21192工作面的上分層工作面。1988年，開掘長度150m、錨噴支護的風巷片盤，為首采工作面戊8-21151服務。后經過維修，向上延伸用作戊8-21131工作面機巷片盤，再向下分層延伸用作戊9、10-21132工作面的機巷片盤；原戊8-21151工作面風巷片盤向下延伸用作戊8-21171工作面風巷片盤，繼續向下（或下分層）延伸，分別用作戊8-21191工作面和戊9、10-21172工作面的風巷片盤。

這種復用方式，長150m的戊8-21151工作面風巷片盤，服務年限長達12年，服務工作面多達6個，減少巷道掘進工程量近1200m，其中巖巷工程量750m，累計降低回采掘進率17.8%。

四、高瓦斯工作面回風巷簡化布置方式

對高瓦斯工作面，需要加強通風和排放采空區瓦斯，在這種情況下，一些礦井采用區段回風巷雙巷布置，即靠近采空區的一條回風巷，主要用來排放瓦斯，稱為瓦斯尾巷。這種工作面布置方式，多掘進一條等長的瓦斯尾巷，掘進成本增加，掘進率增大；雖有區段保護巷，但維護困難，且增加了聯絡巷的掘進費用及相應的密閉費用。

在煤層賦存穩定、涌水量不大時，加大巷道斷面，可以不開掘瓦斯尾巷，采用回風巷單巷布置。只要加強掘進通風管理，減少漏風，單孔掘進長度一般可達1000m以上。由于通風量大，回風巷斷面基本與運輸巷相同或略小，一般在12m2以上；巷道斷面大，要求采用強度較高的支護材料，根據圍巖條件要采用金屬梯形支架或金屬拱形可縮性支架，條件適宜時，也可采用錨桿支護。

五、長走向、大采長工作面

傳統的設計工藝，長壁式工作面單孔掘進長度一般在1000m左右，采長一般在100m左右。適當加大長壁式工作面長度，可以相對減少采區和工作面的數量，實現高度集中生產，提高工作面單產和礦井綜合效益。超長工作面長度主要受煤層賦存條件、通風及安全條件和工作面配套設備的裝備水平制約。

2000年，平煤股份某礦將三水平丁一采區西翼的兩個普通綜采工作面簡化為一個工作面，設計布置了丁6-31060超長綜采工作面，其走向長2500m，采長260m。該超長工作面比普通工作面少掘進一條巷道，掘進率減少24.5%；節約一條保護煤柱，多采煤炭5.6萬t。

煤礦井下巷道布置系統設計，必須貫徹執行國家有關煤炭工業的技術政策和煤礦安全生產的有關規定，建立完善通風、運輸、供電系統，在保證安全、生產的前提下減少工程量和巷道維護量，降低掘進率，并為采用新技術、新工藝，發展采煤機械化、綜合機械化、自動化創造條件。