下層巷外錯(cuò)布置技術(shù)應(yīng)用

張?zhí)煜?/p>

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)沁秀煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048007）

下層巷外錯(cuò)布置技術(shù)應(yīng)用

張?zhí)煜?/p>

（山西晉城煤業(yè)集團(tuán)沁秀煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048007）

摘 要對(duì)于厚煤層傳統(tǒng)的分層開采方式，在下分層巷道布置時(shí)，均把巷道布置在上層巷內(nèi)側(cè)，即內(nèi)錯(cuò)布置法。這種布置方式不僅造成大量資源浪費(fèi)，而且降低了采區(qū)回采率。針對(duì)傳統(tǒng)內(nèi)錯(cuò)布置法的缺點(diǎn)，岳城煤礦提出了下層巷道外錯(cuò)布置的回采工藝技術(shù)，并進(jìn)行具體實(shí)施。結(jié)果表明，外錯(cuò)布置提高了煤炭回采率，經(jīng)濟(jì)效益顯著，為礦井的可持續(xù)發(fā)展及安全生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

關(guān)鍵詞下層巷；外錯(cuò)布置；應(yīng)用

1　背 景

20世紀(jì)90年代，國(guó)內(nèi)煤礦受當(dāng)時(shí)技術(shù)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(gè)約為3 m（以當(dāng)時(shí)設(shè)備技術(shù)參數(shù)為準(zhǔn)）的煤層，采用適合的采煤機(jī)、支架、刮板輸送機(jī)等設(shè)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(shí)，巷道一般內(nèi)錯(cuò)于上一分層工作面巷道10 m左右，造成下層回采工作面長(zhǎng)度不斷變短，盤區(qū)回采率勉強(qiáng)可達(dá)70%，浪費(fèi)資源的同時(shí)影響礦井的服務(wù)年限。同時(shí)，萬(wàn)噸掘進(jìn)率高達(dá)100 m／萬(wàn)t，掘進(jìn)任務(wù)重，造成礦井抽采掘銜接普遍緊張。

隨著我國(guó)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(chǔ)量及有關(guān)規(guī)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(nèi)錯(cuò)布置技術(shù)，不僅煤炭資源回收率低，造成煤炭資源浪費(fèi)，而且導(dǎo)致抽掘采銜接處于緊張局面、經(jīng)濟(jì)效益低，無(wú)法實(shí)現(xiàn)礦井可持續(xù)發(fā)展。在此情況下，經(jīng)過(guò)調(diào)研論證，結(jié)合礦井實(shí)際，提出了下層巷外錯(cuò)布置回采工藝技術(shù)，經(jīng)過(guò)實(shí)踐，取得了良好的應(yīng)用效果。

2　礦井概況

岳城煤礦是晉煤集團(tuán)沁秀公司資源整合的一座高瓦斯生產(chǎn)礦井，年設(shè)計(jì)能力150萬(wàn)t／a，井田面積為13.806 km2，現(xiàn)開采3＃煤層，煤層厚度為5.04～7.16 m，平均6.11 m.礦井改擴(kuò)建時(shí)，如果采用大采高回采工藝，原整合礦井的井筒、設(shè)備、已有巷道等設(shè)施不能再用，需要投入大量資金進(jìn)行改造。由于晉煤集團(tuán)原有分層綜采設(shè)備已被逐步替換，在分層綜采工藝上有成熟技術(shù)和管理經(jīng)驗(yàn)，結(jié)合礦井煤炭?jī)?chǔ)量、生產(chǎn)能力，考慮縮短建設(shè)工期、減少投資和盤活晉煤集團(tuán)現(xiàn)有設(shè)備等因素，礦井設(shè)計(jì)采煤工藝仍采用走向長(zhǎng)壁分層綜合機(jī)械化采煤方法，采空區(qū)頂板處理方式為全部垮落法。

3　傳統(tǒng)下層工作面巷內(nèi)錯(cuò)布置技術(shù)

該礦1307工作面上分層工作面長(zhǎng)180 m，走向可采長(zhǎng)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(cè)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(jī)，擔(dān)負(fù)出煤任務(wù)，13073巷鋪設(shè)有軌道，擔(dān)負(fù)材料運(yùn)輸任務(wù)，工作面通風(fēng)采用“三進(jìn)一回”通風(fēng)系統(tǒng)，即13071、13072、13073巷為進(jìn)風(fēng)巷，13074巷為回風(fēng)巷。

布置下層工作面時(shí)，傳統(tǒng)上是采用內(nèi)錯(cuò)布置方式，即下層進(jìn)風(fēng)巷兼皮帶巷布置在13071巷西側(cè)10 m處，下層回風(fēng)巷兼運(yùn)料巷布置在13073巷東側(cè)10m處，采用“一進(jìn)一回”的“U”形通風(fēng)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(yōu)點(diǎn)是技術(shù)成熟，在頂板管理、瓦斯治理方面不存在制約因素，但是會(huì)造成回采工作面變短，資源浪費(fèi)嚴(yán)重。經(jīng)測(cè)算，僅該下層工作面2條巷道（下層回風(fēng)巷、下層進(jìn)風(fēng)巷）及切眼均內(nèi)錯(cuò)10 m，煤柱損失15萬(wàn)余t，噸煤售價(jià)按500元計(jì)算，銷售收入損失7 500余萬(wàn)元。

根據(jù)岳城礦一盤區(qū)上、下工作面布置回采后回收率測(cè)算，整個(gè)盤區(qū)少回收資源約80萬(wàn)t，采區(qū)綜合回收率約為71%，嚴(yán)重影響礦井的服務(wù)年限與可持續(xù)發(fā)展。

4　下層工作面外錯(cuò)布置技術(shù)

高瓦斯礦井下層工作面巷道外錯(cuò)布置時(shí)，不但要解決好回采時(shí)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(qū)域內(nèi)的頂板管理，而且要解決回采時(shí)空巷瓦斯治理問(wèn)題，并要綜合考慮設(shè)備的運(yùn)輸能力，因此在上層回采時(shí)要提前采取相關(guān)措施。

4.1巷道布置方式

通過(guò)綜合考慮礦壓顯現(xiàn)、通風(fēng)方式、瓦斯情況、設(shè)備能力等各方面因素，結(jié)合礦井在頂板管理、瓦斯治理等方面的經(jīng)驗(yàn)，提出了下分層工作面巷道外錯(cuò)布置方式，即下層面進(jìn)風(fēng)巷兼皮帶巷布置在13071巷東側(cè)15 m處，回風(fēng)巷兼運(yùn)料巷布置在13074巷東側(cè)15 m處，切眼位置不變，使工作面由內(nèi)錯(cuò)時(shí)的150 m延長(zhǎng)至210 m.采用此布置巷道方式，不但減少下層巷道掘進(jìn)工程量，而且減少煤柱留設(shè)，提高資源回收率。

1307工作面下分層巷道外錯(cuò)布置示意圖見圖2.

圖2　1307工作面下分層巷道外錯(cuò)布置示意圖

4.2上層空巷頂板處理方法

1）上層面回采過(guò)程中，在13073、13074巷及聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)底板上鋪菱形金屬網(wǎng)，與采空區(qū)金屬網(wǎng)、巷幫金屬網(wǎng)連成一體，并每100 mm聯(lián)1道，每道擰夠3圈，確保聯(lián)網(wǎng)質(zhì)量。

2）在13073、13074巷之間聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)金屬網(wǎng)下鋪設(shè)d200 mm×4 000 mm的底層板梁（板梁方向與工作面推進(jìn)方向一致），間距750 mm，并在金屬網(wǎng)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(lián)絡(luò)巷口使用d200 mm×4 000 mm的板梁各搭一個(gè)封口木垛）。

3）在13073巷內(nèi)金屬網(wǎng)下順工巷道方向鋪設(shè)聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)交錯(cuò)鋪設(shè)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(shí)現(xiàn)底板連鎖。

上層空巷支護(hù)示意圖見圖3.

圖3　上層空巷支護(hù)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(lián)絡(luò)巷側(cè)煤柱距離約1 m，確保上層回采時(shí)的通風(fēng)系統(tǒng)暢通（圖3）。

4.3回采頂板管理技術(shù)措施

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

2）13073、13074巷區(qū)域內(nèi)的支架要保證與周圍支架頂梁保持平整，不得出現(xiàn)臺(tái)階狀，不得隨意降架，防止上方支護(hù)木垛垮塌。

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

4）工作面距上層空巷聯(lián)絡(luò)巷5 m時(shí)，要將支架升緊，保證初撐力達(dá)標(biāo)，并要控制好采高，使支架順利進(jìn)入聯(lián)絡(luò)巷木垛下方。

5）由于下層工作面回風(fēng)巷處于受采動(dòng)影響的實(shí)體煤柱，回采期間要超前30m加強(qiáng)支護(hù)，保證不少于一梁四柱，并根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況適當(dāng)加大支護(hù)強(qiáng)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(duì)煤體進(jìn)行了瓦斯抽放，但是煤體內(nèi)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(fēng)巷掘進(jìn)時(shí)，根據(jù)上層回風(fēng)巷聯(lián)絡(luò)巷實(shí)際位置要布置鉆孔和抽放管路（與礦井原有的抽放系統(tǒng)聯(lián)通）進(jìn)行抽采聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)、采空區(qū)內(nèi)瓦斯，以提前釋放聯(lián)絡(luò)巷內(nèi)、采空區(qū)內(nèi)瓦斯，確?；夭砂踩?。

2）回采前在下層面回風(fēng)巷布置抽放管路（與礦井原有的抽放系統(tǒng)聯(lián)通），通過(guò)蛇形管接入工作面空巷區(qū)域，及時(shí)對(duì)空巷內(nèi)的瓦斯進(jìn)行抽放。

3）在工作面空巷區(qū)域設(shè)置瓦斯檢查點(diǎn)，實(shí)時(shí)掌控瓦斯變化情況。

4.5設(shè)備選型

工作面長(zhǎng)度加長(zhǎng)后，仍采用MG250／600－WD1型采煤機(jī)，支架比內(nèi)錯(cuò)巷道布置工作面增加30架，關(guān)鍵是要對(duì)工作面刮板輸送機(jī)的運(yùn)輸能力進(jìn)行重新核算確認(rèn)能否滿足要求。經(jīng)計(jì)算后，采用SGZ－764／2×315刮板輸送機(jī)，保證運(yùn)輸量達(dá)標(biāo)。

5　下層工作面外錯(cuò)布置的實(shí)施效果

5.1安全效果

通過(guò)采取上述措施，下回層回采期間的頂板、瓦斯等主要技術(shù)難題得到較好的解決，整個(gè)回采過(guò)程中未發(fā)生頂板、瓦斯事故。

5.2經(jīng)濟(jì)效果

岳城礦下層工作面外錯(cuò)布置，在回采時(shí)需對(duì)回采過(guò)空巷進(jìn)行頂板處理，共投材料成本380余萬(wàn)元，人工及環(huán)節(jié)成本120余萬(wàn)元，多回收煤炭資源15余萬(wàn)噸，實(shí)現(xiàn)銷售收入7 500萬(wàn)元，為企業(yè)營(yíng)業(yè)收入7 000萬(wàn)元。

5.3生產(chǎn)銜接效果

下層工作面巷道采用外錯(cuò)布置后，可使采區(qū)回收率由原來(lái)的71%提高到81%，礦井萬(wàn)噸掘進(jìn)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(zhǎng)礦井壽命提供了保障。另外，針對(duì)岳城礦屬高瓦斯礦井現(xiàn)狀，有效擺布采掘關(guān)系，為本煤層、采空區(qū)瓦斯抽放贏得了時(shí)間，為礦井安全生產(chǎn)及企業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展奠定了基礎(chǔ)。

6　結(jié)束語(yǔ)

對(duì)岳城礦下層工作面巷道采用外錯(cuò)布置的全過(guò)程進(jìn)行了分析及實(shí)施，通過(guò)實(shí)際應(yīng)用，取得了良好的效果，有利于高產(chǎn)高效礦井、精品化礦井建設(shè)。

中圖分類號(hào)：TD263

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：B

文章編號(hào)：1672－0652（2015）02－0024－03

收稿日期：2015－01－16

作者簡(jiǎn)介：張?zhí)煜椋?970—），男，山西臨猗人，1993年畢業(yè)于淮南礦業(yè)學(xué)院，工程師，主要從事煤礦安全生產(chǎn)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