中厚煤層綜采工作面回風(fēng)巷沿邊掘巷技術(shù)研究

孫 濤

（重慶能投渝新能源有限公司打通一煤礦， 重慶 綦江 401445）

引言

隨著煤炭資源的日趨緊張，煤礦開采深度不斷增加，開采難度越來越大，優(yōu)化中厚煤層的開采效益日益突出。中厚煤層開采存在的主要問題是礦山壓力、回風(fēng)巷巷道變形、底鼓，這嚴(yán)重制約了中厚煤層高產(chǎn)高效開采。解決這些問題主要考慮兩個(gè)方面：一是合理的巷道布置方式，二是采用先進(jìn)的采煤設(shè)備。在采用先進(jìn)設(shè)備方向現(xiàn)在已有很多成功的經(jīng)驗(yàn)，但在巷道布置方式上還比較單一[1]。打通一礦W2807工作面采用沿邊掘巷技術(shù)解決了這些問題，在薄煤層中應(yīng)用效果也較好。

1 巷道布置及開采方式

1.1 巷道布置

W2807工作面沿傾向布置運(yùn)輸、回風(fēng)巷道兩條，沿走向布置切割巷道一條。巷道腰線沿煤層頂板掘進(jìn)，巷道選擇梯形斷面，采用梯形金支支護(hù)方式。

1.2 采煤方法

采煤方法采用長壁采煤法。長壁采煤法是在原殘柱式方式的基礎(chǔ)上進(jìn)行改進(jìn)而成的，第一次在我國進(jìn)行實(shí)際應(yīng)用是在1952年，當(dāng)時(shí)的工作面設(shè)置長度為17 m，隨著工作經(jīng)驗(yàn)的不斷積累，工作人員結(jié)合之前的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析優(yōu)化后不斷增加殘柱數(shù)量，實(shí)現(xiàn)了50 m的工作面長度。在最開始采用該方式進(jìn)行采煤工作時(shí)，由于相關(guān)經(jīng)驗(yàn)不足，也缺乏相應(yīng)的工作設(shè)備，所有的回采過程全部由工作人員手工進(jìn)行，在施工效率的比較上與傳統(tǒng)的采煤方式?jīng)]有太大的區(qū)別，而且在開采過程中，頂板處所受到的壓力非常大，會(huì)對(duì)開采人員和設(shè)備造成嚴(yán)重的安全隱患。后工作人員又采取傾斜分層、下行陷落的方法在中厚煤層的采煤過程中進(jìn)行試用，取得了不錯(cuò)的成果[2]。在該技術(shù)剛剛被推出之時(shí)，由于設(shè)備材料不足，工作人員只能采取木材作為主要的支護(hù)材料，在支柱形式上選擇密集支柱和點(diǎn)柱的方式，工作前關(guān)于支護(hù)部分的準(zhǔn)備工作較長，雖然能夠取得較好的支護(hù)效果，但是會(huì)很大程度上影響整體的工作進(jìn)度。隨著相關(guān)技術(shù)的發(fā)展，后來又相繼出現(xiàn)了剛性支柱、摩擦金屬支柱，到20世紀(jì)70年代后我國相關(guān)工作一般都會(huì)采用摩擦金屬支柱作為主要的支柱方式，在長時(shí)間投入使用的過程中，工作人員不斷總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，目前我國關(guān)于摩擦金屬支柱使用方法掌握得較為成熟，在開采原煤的過程中，木材的消耗量由原來的250 m3降低到現(xiàn)在的30 m3，降低了88%[3]。為了提高采煤效率，工作人員在采煤區(qū)域設(shè)置了專門的運(yùn)輸帶，在爆破過程中能夠?qū)σ恍┟旱V起到收集運(yùn)輸?shù)淖饔茫岣吡藛挝粫r(shí)間內(nèi)的采煤產(chǎn)量。隨著相關(guān)技術(shù)和設(shè)備的先后問世，目前進(jìn)行煤炭采集時(shí)主要采用的是機(jī)械操作的方式，減少工作人員在進(jìn)行操作時(shí)受到周圍環(huán)境的安全影響，而且采用機(jī)械操作室，工作效率大大提升，相關(guān)的安裝維護(hù)成本也能夠控制到一個(gè)固定的數(shù)值，只要制定周全的管理方法，就能有效控制成本，保證經(jīng)濟(jì)效益。

在回采工藝上，工作人員的工作流程為打眼-放炮-通風(fēng)掛梁-支臨時(shí)支柱。工作人員在面對(duì)厚煤層工作對(duì)象時(shí)，需要在后續(xù)的工作場地鋪設(shè)金屬網(wǎng)，以保證工作人員在進(jìn)行操作時(shí)能夠避免落下的煤炭。在工作區(qū)域的布置方案上，工作人員采用兩巷出口抬梁支護(hù)，采空區(qū)采用全部垮落法管理頂板[4]。

2 沿邊掘巷技術(shù)參數(shù)設(shè)計(jì)

沿邊掘巷斷面規(guī)格：巷道高為1.8～2.2 m，寬為1.5 m（回風(fēng)巷靠工作面?zhèn)龋?/p>

沿邊掘巷前，采用2.5 m或3.15 m的單體支柱做柱腿，2.5 m的鋼梁或2.6 mπ鋼做梁子。

采芭片、排材、半圓木等進(jìn)行背護(hù)幫頂。

圖1 W2807L回風(fēng)巷沿邊掘巷支護(hù)示意圖

3 沿邊掘巷生產(chǎn)工藝

掘巷利用人工采用風(fēng)鎬或鐵鎬等工具進(jìn)行人工掘巷，采用單體支柱配合π鋼、半圓木、芭片、排材等連鎖支護(hù)頂板[5]。

生產(chǎn)過程選擇粉煤灰重填沿空留巷，這樣做的優(yōu)勢是能夠最大程度地將生產(chǎn)廢棄物進(jìn)行二次利用，以提高這部分物質(zhì)的使用效率，減少生產(chǎn)過程中的投入成本，同時(shí)能夠有效地保護(hù)地面不受到破壞，以保證設(shè)備和工作人員能夠正常地在工作平臺(tái)進(jìn)行工作，保證了工作效率和工作進(jìn)度，同時(shí)在設(shè)備的運(yùn)輸安裝過程中，不會(huì)由于地面受到破壞而提高相應(yīng)的成本，方便相關(guān)技術(shù)人員提前對(duì)生產(chǎn)過程的經(jīng)濟(jì)投入進(jìn)行預(yù)測。該工藝提高了資源的綜合回收效率，使生產(chǎn)部門在投入相同的生產(chǎn)資源的前提下能夠獲取更多的采集數(shù)量，保證了工作任務(wù)的完成，同時(shí)由于大面積采用機(jī)械操作的方式，降低了工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，以便工作人員能夠在工作時(shí)更好地發(fā)現(xiàn)工作環(huán)境出現(xiàn)的問題，及時(shí)反映和解決[6]。在長時(shí)間投入該方法的使用后，工作人員總結(jié)了其使用經(jīng)驗(yàn)，在控制過程中能夠盡可能減少這一整套設(shè)備所需投入的成本，使企業(yè)能夠獲取穩(wěn)定的經(jīng)濟(jì)效益，保證在后續(xù)生產(chǎn)過程中，能夠持續(xù)投入相應(yīng)的研發(fā)成本，以不斷優(yōu)化整個(gè)生產(chǎn)過程。但還需要注意的是，由于整套工藝的操作較為復(fù)雜，需要現(xiàn)場有專門的技術(shù)人員進(jìn)行指導(dǎo)，并且在工作人員進(jìn)行操作時(shí)，有相關(guān)的管理人員進(jìn)行管理監(jiān)督。由于管理強(qiáng)度較大，所以需要管理人員具有一定的從業(yè)經(jīng)驗(yàn)，密切注意設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)過程及壓力參數(shù)，以保證所有的設(shè)備能夠在一個(gè)安全的工作環(huán)境內(nèi)運(yùn)作。

4 通風(fēng)系統(tǒng)

W2807工作面煤層中含有的瓦斯較高，所以合理的通風(fēng)系統(tǒng)是瓦斯排放非常有效的措施，同時(shí)也是保證安全生產(chǎn)的重要前提。綜合考慮各種因素，通風(fēng)系統(tǒng)選擇采用“U型＋引排通風(fēng)”，即運(yùn)輸巷道為進(jìn)風(fēng)巷、回風(fēng)巷，并在采空區(qū)回風(fēng)巷道內(nèi)安設(shè)單排內(nèi)徑為0.5 m的水泥圓筒做為引排巷道，這樣瓦斯就能在安全的濃度范圍內(nèi)順利地排出[7]。

5 勞動(dòng)組織

W2807工作面執(zhí)行“三·八制作業(yè)”；早、中、夜班超前掘巷，并成立專門的掘巷班組，人員配備4人。為了保證工作的正常進(jìn)行，還需要企業(yè)建立全面管理制度，在工作人員完成工作后有相對(duì)應(yīng)的管理人員對(duì)其進(jìn)行工作指導(dǎo)，以提高工作人員的工作效率，同時(shí)還要保障工作人員的個(gè)人福利和安全生產(chǎn)裝備。

6 結(jié)論

1）對(duì)于沿邊掘巷在中厚煤層中的應(yīng)用為以后在礦井廣泛應(yīng)用提供了參照依據(jù)、技術(shù)經(jīng)驗(yàn)。

2）通過回風(fēng)巷的沿邊掘巷很好地控制了采場，解決了回風(fēng)巷斷面小、巷道變形大、巷道底鼓嚴(yán)重等制約生產(chǎn)的因素。

3）沿邊掘巷技術(shù)有利于提高工作面生產(chǎn)效益，減少員工的勞動(dòng)強(qiáng)度；有利于采場頂板控制，安全效果好；降低了噸煤成本，提高了煤炭回收率。