近距離煤層回采巷道合理位置的布置方法研究

摘 要：近距離煤層的開(kāi)采是非常常見(jiàn)的開(kāi)采環(huán)境，對(duì)于煤礦企業(yè)來(lái)說(shuō)，這種近距離的煤層開(kāi)采有時(shí)不但會(huì)給井巷工程布置帶來(lái)較大難度，而且會(huì)因?yàn)榛夭上锏乐形恢貌贾玫牟缓侠矶绊懙桨踩a(chǎn)，文章結(jié)合八連城煤礦219-201工作面回采巷道布置形式，針對(duì)幾種巷道布置位置的方法提出了相關(guān)見(jiàn)解，為類(lèi)似條件下巷道圍巖控制提供了借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：近距離煤層；回采巷道；合理位置；布置方法

近距離下煤層回采巷道位置地選擇是一項(xiàng)非常重要的內(nèi)容，回采巷道的合理布置能夠有效地提升回采的資源率，為煤炭生產(chǎn)企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益，但是如何能夠正確選擇合理的布置方法也是一個(gè)選擇的難題，每種布置方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，在選擇的過(guò)程中需要綜合考慮礦井開(kāi)采的各種因素，只有在遵循客觀規(guī)律的基礎(chǔ)上，才能選擇出合理的回采巷道布置位置。

1 工程地質(zhì)概況

八連城煤礦西二采區(qū)目前主要開(kāi)采煤層為19號(hào)煤層和19-2號(hào)煤層，兩煤層之間的平均間距為13m，利用聯(lián)合布置法進(jìn)行開(kāi)采。目前19號(hào)煤層21901工作面已經(jīng)回采結(jié)束，現(xiàn)階段主要是針對(duì)19-2號(hào)煤層219-201工作面進(jìn)行開(kāi)采。19-2號(hào)煤層平均埋深為520m-560m，煤層厚度為0.80m-2.20m，平均厚度1.44m。

219-201工作面東為西二軌道上山，南為DF105斷層及采區(qū)邊界線，西為DF107斷層及21902工作面，南為沙坨子受保護(hù)邊界，上部為21901采空區(qū)。219-201工作面走向長(zhǎng)度900m，傾斜長(zhǎng)度156m。煤層傾角1°-5°，平均2°。該煤層層理、節(jié)理均較發(fā)育。煤層頂板局部有偽頂，隨采隨冒。直接頂為泥巖，平均厚度3.4m，褐色，破碎，具較多擠壓滑面。老頂為粉砂巖，灰白色，分選差，膠結(jié)中等，平均厚度4.9m。煤層底板為鈣質(zhì)粗砂巖，灰白色，堅(jiān)硬，分選差，成分以石英、長(zhǎng)石為主。

219-201運(yùn)輸順槽內(nèi)錯(cuò)21901運(yùn)輸順槽10m，219-201回風(fēng)順槽外錯(cuò)21901回風(fēng)順槽0.8m-4.0m，見(jiàn)圖1。

2 底層煤巷道的布置方法與礦壓的產(chǎn)生

煤層的巷道布置一定要根據(jù)煤層中實(shí)際的情況進(jìn)行科學(xué)合理的方法布置，有利于提高開(kāi)采質(zhì)量，保證開(kāi)采過(guò)程的安全性以及開(kāi)采效率地提升。在選擇19-2號(hào)煤層進(jìn)行布置回采工作面時(shí)，要考慮到19號(hào)煤層中采空區(qū)的煤柱所產(chǎn)生的壓力，類(lèi)似這種近距離的煤層進(jìn)行聯(lián)合開(kāi)采的工作面，主要進(jìn)行回采巷道的布置方法分為外錯(cuò)、內(nèi)錯(cuò)、重疊三種方式。

以八連城煤礦回采巷道為例，利用外錯(cuò)式布置也就是在19號(hào)煤層采空區(qū)中，將采空區(qū)的煤柱邊緣進(jìn)行水平方向移動(dòng)，移動(dòng)方向要向煤層中工作面的外部進(jìn)行移動(dòng)，并要錯(cuò)開(kāi)一定的距離，一般情況下錯(cuò)開(kāi)的距離為10m，利用這種外錯(cuò)式的布置方法所采出的資源率比較高。如果利用內(nèi)錯(cuò)式進(jìn)行布置，也是按照上述提到的方法進(jìn)行水平移動(dòng)，但是所移動(dòng)的方向要向煤層中工作面的內(nèi)部進(jìn)行移動(dòng)，也要保持錯(cuò)開(kāi)的距離，距離標(biāo)準(zhǔn)同為10m，這種布置方法比較方便維護(hù)，但是所留的保護(hù)煤柱的尺寸比較大，浪費(fèi)一定資源。利用重疊式的方法進(jìn)行布置，也就是使19號(hào)回采巷道與19-2號(hào)回采巷道保持垂直，讓19-2號(hào)回采巷道在前者的正下方位置處，這種布局方式可以有效地簡(jiǎn)化底煤層工作面中的運(yùn)輸系統(tǒng)，并減少了煤層之間回采巷道的掘進(jìn)率。

在回采期間回采巷道很容易受到礦壓的影響，礦壓的產(chǎn)生存在著一定的規(guī)律性，如果不能針對(duì)回采時(shí)產(chǎn)生的礦壓規(guī)律采取有效的防護(hù)措施，那么就會(huì)導(dǎo)致開(kāi)采進(jìn)程中斷，嚴(yán)重的還會(huì)威脅到開(kāi)采人員的生命安全。例如在使用外錯(cuò)式進(jìn)行布置巷道的時(shí)候，對(duì)于煤柱的保護(hù)尺寸是最小的，但這個(gè)時(shí)候底層回采巷道所受到的壓力卻是最大的，針對(duì)巷道周?chē)膸r石控制非常地困難；如果利用內(nèi)錯(cuò)式的方法進(jìn)行布置巷道，那么針對(duì)煤柱的保護(hù)尺寸相對(duì)來(lái)說(shuō)是最大的，但是對(duì)于底層的回采巷道的受力情況來(lái)講，卻是最小的；重疊式的布置方法所受到的巖石壓力數(shù)值在以上兩種數(shù)值之間，對(duì)于煤柱的受力情況比較集中而且很大，增加了維護(hù)巷道工作的難度。

3 回采巷道支護(hù)、礦壓顯現(xiàn)、控制措施及原因分析

3.1 回采巷道支護(hù)

設(shè)計(jì)219-201上、下兩順掘進(jìn)巷道斷面規(guī)格（荒）：寬×高=4.4m×2.7m。巷道支護(hù)方式為錨網(wǎng)索聯(lián)合支護(hù)，頂板選用直徑φ=20mm，長(zhǎng)度2.2m，HRB335左螺旋等強(qiáng)度錨桿。兩幫采用選用直徑φ=20mm，長(zhǎng)度2.0m，HRB335左螺旋等強(qiáng)度錨桿。巷道幫、頂錨桿間排距為0.8m×1.0m，利用金屬網(wǎng)進(jìn)行護(hù)頂。錨索與錨索托盤(pán)選擇高強(qiáng)度的材料，每排設(shè)置的錨索為兩根，錨索間距2.1m，排距3m。

3.2 礦壓顯現(xiàn)

219-201運(yùn)輸順槽掘進(jìn)期間、回采礦壓顯現(xiàn)較小，僅局部地段巷道有少量頂板下沉和底鼓，而219-201回風(fēng)順槽整條巷道在掘進(jìn)、回采過(guò)程中巷道礦壓顯現(xiàn)較為強(qiáng)烈，具體表現(xiàn)為巷道頂板壓力大，局部地段巷道頂板下沉0.3-0.5m，底板嚴(yán)重鼓起，平均底鼓近1.0m-1.5m不等，巷道荒高由2.7m降低至1.4-2.3m不等；此外巷道兩幫膨脹、收斂現(xiàn)象明顯，幫部錨桿出現(xiàn)壓脫、網(wǎng)斷裂等現(xiàn)象，導(dǎo)致巷道寬度由4.4m降低至3.0-3.5m不等，見(jiàn)圖2。

3.3 控制措施

基于以上不利因素限制給219-201工作面正?；夭蓭?lái)極大困難，為加強(qiáng)頂板管理，自219-201自開(kāi)切眼上出口至219-201聯(lián)巷上口670m范圍內(nèi)區(qū)備由2.5m（超高段采用2.8m）單體液壓支柱配合2.6m長(zhǎng)π鋼梁或礦工字鋼梁組成一梁二柱（一梁三柱）抬棚支護(hù)，棚距達(dá)到1m，頂板破碎或壓力大地段棚距達(dá)到0.5m。

采煤班組每班均需對(duì)219-201回風(fēng)順槽超前支護(hù)段拉底擴(kuò)巷施工，超前支護(hù)外段由巷修區(qū)多次拉底擴(kuò)巷，以保證采煤工作面正?；夭?。

隨著采煤工作面逐漸外推，219-201回風(fēng)順槽底鼓現(xiàn)象愈來(lái)愈嚴(yán)重，不得不投入正規(guī)掘進(jìn)隊(duì)組對(duì)該順槽進(jìn)行整條巷道全斷面拉底擴(kuò)巷施工，投入大量人力、物力，以保證該面安全生產(chǎn)。

3.4 原因分析

根據(jù)公式S≥Z/sin（α+θ） sinβ

式中，α-煤層傾角；β-煤體影響角，其值可在25°-55°之間變化，通常支承壓力越大和煤柱尺寸越小，β角越大；θ-β角的余角，θ=90°-β；Z-巷道至煤層底板的垂距；S-巷道至煤體邊緣的水平距離。

對(duì)于水平煤層上述公式則可簡(jiǎn)化為S≥Z·tanβ。

巖性較好的底板，S>7～10m；巖性中等的底板，S>10～15m；巖性較差的底板，S>15～25m；見(jiàn)圖3。

219-201運(yùn)輸順槽內(nèi)錯(cuò)21901運(yùn)輸順槽10m，布置于應(yīng)力降低區(qū)，219-201回風(fēng)順槽外錯(cuò)21901回風(fēng)順槽0.8m～4.0m，布置于應(yīng)力增高區(qū)，巷道翻修量巨大，生產(chǎn)投入高。

通過(guò)以上分析，作者總結(jié)了在近距離的煤層中如何確定合理回采巷道的布置方法，煤層中的工作面巷道布置標(biāo)準(zhǔn)一般必須遵循以減少底層巷道因上層巷道采空區(qū)的影響和提升相應(yīng)采出率的原則為標(biāo)準(zhǔn)。

在布置回采巷道的位置時(shí)，必須嚴(yán)格遵循科學(xué)規(guī)律，同時(shí)要綜合考慮回采巷道中受力的特征以及回采過(guò)程中的各項(xiàng)因素，比如巷道的橫截面尺寸、巷道內(nèi)是否含有不利的地質(zhì)元素、回采巷道是否含有采空區(qū)等等，只有綜合考慮了開(kāi)采中的各項(xiàng)要點(diǎn)和影響因素，才能選擇出合理的布置方法，從而確定回采巷道的合理位置。

4 結(jié)束語(yǔ)

綜上所述，在近距離煤層回采過(guò)程中，相關(guān)人員要根據(jù)礦井地質(zhì)的實(shí)際情況，綜合煤層實(shí)際賦存情況及巖體結(jié)構(gòu)進(jìn)行綜合的分析，選擇合理的布置方法進(jìn)行回采巷道的位置選擇，只有在遵循客觀規(guī)律和實(shí)際因素的基礎(chǔ)上，才能對(duì)礦井的實(shí)際情況進(jìn)行合理布局，為企業(yè)和社會(huì)創(chuàng)造出更多的經(jīng)濟(jì)效益和價(jià)值。

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作者簡(jiǎn)介：唐中偉，工程師，2007年7月畢業(yè)于黑龍江科技學(xué)院，采礦工程專(zhuān)業(yè)，現(xiàn)任琿春礦業(yè)（集團(tuán)）有限責(zé)任公司八連城煤業(yè)有限公司生產(chǎn)技術(shù)科副科長(zhǎng)。