下層巷外錯布置技術應用

張天祥

（山西晉城煤業集團沁秀煤業有限公司，山西 晉城 048007）

下層巷外錯布置技術應用

張天祥

（山西晉城煤業集團沁秀煤業有限公司，山西 晉城 048007）

摘 要對于厚煤層傳統的分層開采方式，在下分層巷道布置時，均把巷道布置在上層巷內側，即內錯布置法。這種布置方式不僅造成大量資源浪費，而且降低了采區回采率。針對傳統內錯布置法的缺點，岳城煤礦提出了下層巷道外錯布置的回采工藝技術，并進行具體實施。結果表明，外錯布置提高了煤炭回采率，經濟效益顯著，為礦井的可持續發展及安全生產奠定了基礎。

關鍵詞下層巷；外錯布置；應用

1　背 景

20世紀90年代，國內煤礦受當時技術裝備水平限制，厚煤層開采工藝主要是分層開采，此工藝是將厚煤層劃分為若干個約為3 m（以當時設備技術參數為準）的煤層，采用適合的采煤機、支架、刮板輸送機等設備，由上至下逐層回采。但此工藝受頂板管理水平限制，下層工作面布置時，巷道一般內錯于上一分層工作面巷道10 m左右，造成下層回采工作面長度不斷變短，盤區回采率勉強可達70%，浪費資源的同時影響礦井的服務年限。同時，萬噸掘進率高達100 m／萬t，掘進任務重，造成礦井抽采掘銜接普遍緊張。

隨著我國煤炭開采裝備水平的不斷提高，新建的大型礦井已基本采用大采高回采工藝，但在一些老礦及井型較小的礦井，受裝備水平、資源儲量及有關規定限制，分層綜采工藝仍被廣泛采用。在分層開采工藝前提下，目前采用的下層巷內錯布置技術，不僅煤炭資源回收率低，造成煤炭資源浪費，而且導致抽掘采銜接處于緊張局面、經濟效益低，無法實現礦井可持續發展。在此情況下，經過調研論證，結合礦井實際，提出了下層巷外錯布置回采工藝技術，經過實踐，取得了良好的應用效果。

2　礦井概況

岳城煤礦是晉煤集團沁秀公司資源整合的一座高瓦斯生產礦井，年設計能力150萬t／a，井田面積為13.806 km2，現開采3＃煤層，煤層厚度為5.04～7.16 m，平均6.11 m.礦井改擴建時，如果采用大采高回采工藝，原整合礦井的井筒、設備、已有巷道等設施不能再用，需要投入大量資金進行改造。由于晉煤集團原有分層綜采設備已被逐步替換，在分層綜采工藝上有成熟技術和管理經驗，結合礦井煤炭儲量、生產能力，考慮縮短建設工期、減少投資和盤活晉煤集團現有設備等因素，礦井設計采煤工藝仍采用走向長壁分層綜合機械化采煤方法，采空區頂板處理方式為全部垮落法。

3　傳統下層工作面巷內錯布置技術

該礦1307工作面上分層工作面長180 m，走向可采長度490 m，工作面平均煤層6 m，本分層開采3 m.工作面采用四巷布置，即工作面兩側各布置2條巷道，分別為13071巷、13072巷、13073巷、13074巷。其中，13071巷安裝有皮帶輸送機，擔負出煤任務，13073巷鋪設有軌道，擔負材料運輸任務，工作面通風采用“三進一回”通風系統，即13071、13072、13073巷為進風巷，13074巷為回風巷。

布置下層工作面時，傳統上是采用內錯布置方式，即下層進風巷兼皮帶巷布置在13071巷西側10 m處，下層回風巷兼運料巷布置在13073巷東側10m處，采用“一進一回”的“U”形通風方式。

1307工作面上下分層巷道布置示意圖見圖1.

圖1　1307工作面上下分層巷道布置示意圖

這種布置方式其優點是技術成熟，在頂板管理、瓦斯治理方面不存在制約因素，但是會造成回采工作面變短，資源浪費嚴重。經測算，僅該下層工作面2條巷道（下層回風巷、下層進風巷）及切眼均內錯10 m，煤柱損失15萬余t，噸煤售價按500元計算，銷售收入損失7 500余萬元。

根據岳城礦一盤區上、下工作面布置回采后回收率測算，整個盤區少回收資源約80萬t，采區綜合回收率約為71%，嚴重影響礦井的服務年限與可持續發展。

4　下層工作面外錯布置技術

高瓦斯礦井下層工作面巷道外錯布置時，不但要解決好回采時上層空巷（上層工作面四巷布置，回采后留下2條巷道）和上層煤柱區域內的頂板管理，而且要解決回采時空巷瓦斯治理問題，并要綜合考慮設備的運輸能力，因此在上層回采時要提前采取相關措施。

4.1巷道布置方式

通過綜合考慮礦壓顯現、通風方式、瓦斯情況、設備能力等各方面因素，結合礦井在頂板管理、瓦斯治理等方面的經驗，提出了下分層工作面巷道外錯布置方式，即下層面進風巷兼皮帶巷布置在13071巷東側15 m處，回風巷兼運料巷布置在13074巷東側15 m處，切眼位置不變，使工作面由內錯時的150 m延長至210 m.采用此布置巷道方式，不但減少下層巷道掘進工程量，而且減少煤柱留設，提高資源回收率。

1307工作面下分層巷道外錯布置示意圖見圖2.

圖2　1307工作面下分層巷道外錯布置示意圖

4.2上層空巷頂板處理方法

1）上層面回采過程中，在13073、13074巷及聯絡巷內底板上鋪菱形金屬網，與采空區金屬網、巷幫金屬網連成一體，并每100 mm聯1道，每道擰夠3圈，確保聯網質量。

2）在13073、13074巷之間聯絡巷內金屬網下鋪設d200 mm×4 000 mm的底層板梁（板梁方向與工作面推進方向一致），間距750 mm，并在金屬網上方使用廢舊道木或d150 mm×（1 500～2 000）mm的板梁搭木垛，木垛間距不大于1.5 m（其中聯絡巷口使用d200 mm×4 000 mm的板梁各搭一個封口木垛）。

3）在13073巷內金屬網下順工巷道方向鋪設聯絡巷內交錯鋪設d200 mm×4 000 mm的底層板梁，間距不大于750 mm，并在板梁上方使用d200 mm× 1 500 mm及d200 mm×4 000 mm搭木垛，木垛間距不大于2 m，即13073巷的木垛實現底板連鎖。

上層空巷支護示意圖見圖3.

圖3　上層空巷支護示意圖

4）13074巷的處理方法與13073巷相相同，但要保證木垛距聯絡巷側煤柱距離約1 m，確保上層回采時的通風系統暢通（圖3）。

4.3回采頂板管理技術措施

1）13073、13074巷之間實體煤及巷道附近5個架區域內是壓力增大區，該區域的支架必須升緊，并要超前移架，頂板破碎時，采用擦頂移架或隔架移架方式。

2）13073、13074巷區域內的支架要保證與周圍支架頂梁保持平整，不得出現臺階狀，不得隨意降架，防止上方支護木垛垮塌。

3）13073、13074巷區域由于上方為空巷，推溜時，要同時將空巷前后5 m范圍內支架推移桿同時頂出，以保證推溜效果。

4）工作面距上層空巷聯絡巷5 m時，要將支架升緊，保證初撐力達標，并要控制好采高，使支架順利進入聯絡巷木垛下方。

5）由于下層工作面回風巷處于受采動影響的實體煤柱，回采期間要超前30m加強支護，保證不少于一梁四柱，并根據現場情況適當加大支護強度。

4.4上層空巷的瓦斯治理

岳城礦屬于高瓦斯礦井，雖然采取各種措施提前對煤體進行了瓦斯抽放，但是煤體內還殘余大量瓦斯，由于上層回采后頂板垮落形成裂隙，下層煤體的殘余瓦斯不斷涌入上層裂隙和空巷，這樣就造成上層空巷積聚大量瓦斯。

1）工作面下層回風巷掘進時，根據上層回風巷聯絡巷實際位置要布置鉆孔和抽放管路（與礦井原有的抽放系統聯通）進行抽采聯絡巷內、采空區內瓦斯，以提前釋放聯絡巷內、采空區內瓦斯，確保回采安全。

2）回采前在下層面回風巷布置抽放管路（與礦井原有的抽放系統聯通），通過蛇形管接入工作面空巷區域，及時對空巷內的瓦斯進行抽放。

3）在工作面空巷區域設置瓦斯檢查點，實時掌控瓦斯變化情況。

4.5設備選型

工作面長度加長后，仍采用MG250／600－WD1型采煤機，支架比內錯巷道布置工作面增加30架，關鍵是要對工作面刮板輸送機的運輸能力進行重新核算確認能否滿足要求。經計算后，采用SGZ－764／2×315刮板輸送機，保證運輸量達標。

5　下層工作面外錯布置的實施效果

5.1安全效果

通過采取上述措施，下回層回采期間的頂板、瓦斯等主要技術難題得到較好的解決，整個回采過程中未發生頂板、瓦斯事故。

5.2經濟效果

岳城礦下層工作面外錯布置，在回采時需對回采過空巷進行頂板處理，共投材料成本380余萬元，人工及環節成本120余萬元，多回收煤炭資源15余萬噸，實現銷售收入7 500萬元，為企業營業收入7 000萬元。

5.3生產銜接效果

下層工作面巷道采用外錯布置后，可使采區回收率由原來的71%提高到81%，礦井萬噸掘進率降低了15%，有效緩減了礦井采掘銜接緊張局面，為礦井合理擺布采掘銜接，延長礦井壽命提供了保障。另外，針對岳城礦屬高瓦斯礦井現狀，有效擺布采掘關系，為本煤層、采空區瓦斯抽放贏得了時間，為礦井安全生產及企業實現可持續發展奠定了基礎。

6　結束語

對岳城礦下層工作面巷道采用外錯布置的全過程進行了分析及實施，通過實際應用，取得了良好的效果，有利于高產高效礦井、精品化礦井建設。

中圖分類號：TD263

文獻標識碼：B

文章編號：1672－0652（2015）02－0024－03

收稿日期：2015－01－16

作者簡介：張天祥（1970—），男，山西臨猗人，1993年畢業于淮南礦業學院，工程師，主要從事煤礦安全生產管理工作（E－mail）506623917＠qq.com

Application of Outward Staggered Arrangement Technology in Lower Lane

ZHANG Tianxiang

AbstractAiming at the disadvantage of traditional outward staggered arrangement method，puts forward the mining technique of outward staggered arrangement in lower lane and specifically implements in Yueyang coal mine.The results show that outward staggered arrangement improves the coal recovery rate，economical benefit is remarkable，it establishes the foundation for sustainable development and safety production for coal mine.

Key wordsLower lane；Outward staggered arrangement；Application