煤礦開采的巷道布置與采煤工藝技術

摘 要：煤礦開采注重的是開采效率，成本和安全性，在開采過程中應根據所采煤礦的特性來選擇合理的巷道布置形式。文章結合生產實際，以一些具有代表性礦區的煤礦開采巷道布置形式，談談煤礦開采巷道布置的方法和采煤工藝技術。

關鍵詞：煤礦開采；巷道布置；采煤工藝

1 引言

我國產煤量世界第一，而采煤技術水平卻參差不齊。采煤技術說白了就是采、掘、運、支的技術，但煤系形成過程中，由于地殼運動、河流沖刷等等地質原因，造成各個煤區賦存條件差異巨大，開采環境也是各不相同，如何在不同的開采環境下，采取合理的巷道布置、支護形式以及相關技術措施來提高煤炭資源回收率，提高采煤效率，降低采煤工人勞動強度，確保采煤過程中的安全性，是采煤技術的目的和意義所在。

2 不同煤系的巷道布置形式

2.1 近距離煤層

近距離煤層是指上下相鄰煤層間隔距離小，當上層開采時，下部煤層頂板收到上層開采的影響，上部煤層開采后遺留煤柱也會在底板形成壓力，使上部煤層極容易產生頂板冒落，因此其巷道布置形式必須具有一定的針對性。首先，如果采用重疊式布置，即在下部煤區與上部煤區之間的回采巷道在平面上重疊布置，上下煤層工作面的長度相等，這樣可以使上下層之間不留煤柱，減少了煤的損失，但是這樣做的缺點也非常突出，一是下層回采巷道的施工難度很大，二是下層安全性較差，反觀內錯式布置，下層回采巷道布置在上層工作面內側，區段之間形成正梯形的煤柱，雖然煤柱損失了一定的煤，但是下部煤區開采效率會增加很多。綜上所述，應該采取的最佳方法是，在上部煤層應用單孔送巷，采用沿空留巷的布置形式，然后在進行巷道開挖，到達開切眼位置后，應挖掘形成與下部煤層開切眼位置相通巷道，以下部煤層開切眼作為邊界來輸送煤礦。其次是巷道的斷面設計，應滿足專用空間小，震動小等特點，可采用機軌合一的形式，采用金屬可縮型支架進行支護。這種布置形式也叫做回采巷道布置形式，它的特點是可以在兩個開采面同時進行回采，緩解采煤工作面緊張的情況，增加了回采速度從而提高了采煤效率。

2.2 多煤層

多煤層相鄰兩層類似于近距離煤層，但也有它的特點，多煤層開采巷道布置要考慮的因素概括起來約3個方面，一是下部任意一層開采時巖層移動對上部煤層巷道穩定性影響大小，二是所采煤層前支撐壓力的影響，三是支撐壓力沿底板的傳遞方式和方向。現假定煤層為三層，分別設置三條上山，兩條巖石上山和一條煤層上山，上山巷道應用煤柱保護，以下圖1為例進行煤柱留設。第一層上下區段巷道進行加強支護，第二煤層位于中部，對下部形成的壓力較大，煤柱寬度應加以控制，寬度可設置為20米以下，一則減少煤損失，二則滿足巷道維護和生產空間要求，第三層采取如前文所述的內錯式布置，錯距控制在7.5米以上，控制好巷道圍巖的變形，但缺點是煤柱寬度較大，造成煤炭的損失。

2.3 高瓦斯煤層巷道布置

高瓦斯煤礦因瓦斯涌出量大，必須建立瓦斯抽放系統，隨時進行瓦斯抽放。在巷道布置過程中，應對瓦斯量大的煤層設置解放層，可選擇瓦斯含量相對較低的煤層作為解放層，先開采好解放層設置好瓦斯抽放巷，解放層為了適應瓦斯的抽放必須有良好的通風效果，可采用一進二回的通風方式，并增加進風巷兼做為帶式輸送機巷，另外2條巷道為軌道運料巷和專用回風尾巷，兩條巷之間應留有煤柱。這樣設置就可以再抽放巷進行抽放鉆場，可邊抽邊掘，提高了挖掘進度，減少了瓦斯超限問題，消除了開采過程中的安全隱患。

2.4 殘煤開采巷道布置

殘煤開采巷道布置是開采的最后一項工作，但殘煤比較分散且疏松易落，瓦斯一般較低。其巷道布置應結合原有的生產系統來設置，首先是要盡量利用原有巷道，而區內的共用巷道應開鑿在煤層下部的小槽煤中，其他的準備巷道盡量減少送巖巷，增加送煤巷。其次是要保證采區煤炭回收率，殘煤一般不連續，塊段較小，大量增加巷道必然浪費成本，在這些貧煤區采煤一定要結合原有巷道位置和位移，結合其臨近巷道證實后再確定待采區位置。有大煤柱時，可采用急傾斜沿頂底板布置；小煤柱則應將上下順槽布置在煤柱上下采跡內，將其采出，回收砂充填區內的殘煤時，巷道應沿著殘煤底層布置、沿砂面掘進。利用這些方法后，就能夠最大限度的回收煤炭資源，同時能夠使巷道處于免壓帶，在回收充填區殘煤時也能夠保證支架的穩定性，防止掉底。

3 采煤工藝技術

采煤工藝技術在我國發展時間是比較長的，主要有普通機械化和綜合機械化采煤設備和工藝，代表性的設備有無鏈牽引雙滾筒采煤機，雙速、側卸、封底式刮板輸送機和π型長鋼梁支護頂板等。機械化采煤使得采煤技術向著高產高效、自動安全方向發展。文章主要對綜采工藝技術進行分析。

綜采工藝及綜合機械化采煤工藝，它的特點是全工序或絕大部分工序為機械化連續性作業。是一種最先進、高產、低勞動強度的采煤工藝。該套工藝包含有割煤、運煤、工作面支護和采空區處理等環節。

綜采割煤多采用滾筒式采煤機和刨煤機進行破煤和裝煤。而現有的滾筒式割煤機以可調高式雙滾筒采煤機應用最為廣泛，在煤層相對平緩時，它可在上行或下行的過程中，對煤層上下兩個平面同時進行割煤，即頂煤和低煤一次割完。割下來的煤因滾筒旋轉拋送直接落入刮板輸送機，實現割煤、裝煤一體化，自動化。但在采煤過程中值得注意的是，操作工要及時調整滾筒升降幅度，做到割頂作業時將頂煤割凈，底割作業則應追求底板的平整度，并保證煤壁的平直度。在煤層傾角較大時，可轉換為單向割煤作業，由巷尾往頭巷進行割煤，割完后由頭巷以空刀形式返回下尾巷。相較滾筒式采煤機，過去常用的刨煤機，包括現在在小型煤礦或薄煤層礦內仍有使用，雖然在造價和檢修上較滾筒式采煤機有一定的靈活性，但其生產效率要遠遠低于滾筒式割煤機，且不適合采高較大的情況。

運煤一般是從刮板輸送機由工作面經送煤巷中的橋式轉載機或可伸縮式輸送機運出綜采工作面的。

工作面的支護和空采取處理雖不能產生直接效益，確是必做工作。現代的技術一般是使用液壓支架自行完成對工作面頂板的支撐、切頂、擋矸和采空區處理等工序。對于周期壓力大和直接頂穩定性較好的頂板可采用滯后支護的方式，反之則需要進行及時支護。進行滯后支護，移駕可滯后采煤機后滾筒5架左右，但應根據現場的壓力情況、頂板破碎情況酌情考慮減少滯后量。進行及時支護時，工作面一般采用手動鄰架，新暴露頂板支護采取單架依次順序移駕方式，移動步距應與截深相等；在采煤機動作完成后立即移駕對新暴露的頂板進行支護。值得注意的是，采煤機的運行速度肯定比移駕的速度要快，進行及時支護必須考慮其速度差，適當降低采煤速度匹配移駕。對于煤礦頂板比較破碎或頂板受壓嚴重下沉時，一定要加強對頂板狀態的監控并采取相應的應急措施，如利用平衡千斤頂增加頂梁支護力等等。在端頭支架移動之前，應對傘檐位置進行檢查是否存在活石或零皮等安全隱患，并采取措施消除隱患，清理支架座附近矸石與浮煤。

4 結束語

煤礦開采巷道布置和采煤技術的提高對采煤效率和安全性提高有著至關重要的作用，希望本文能夠為采煤領域提供一定的借鑒作用。

參考文獻

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