煤礦開(kāi)采巷道的布置與采煤工藝技術(shù)的探討

梁秀前

（長(zhǎng)治市上黨區(qū)能源局，山西 長(zhǎng)治047100）

隨著科技的不斷進(jìn)步，我國(guó)煤礦開(kāi)采行業(yè)也在隨著經(jīng)濟(jì)及技術(shù)的發(fā)展而不斷的發(fā)展著。煤炭是我國(guó)能源的主要來(lái)源，在我國(guó)占據(jù)主要地位，而且我國(guó)物產(chǎn)豐富，煤炭的產(chǎn)量也一直很高，但煤礦產(chǎn)業(yè)的事故率也居高不下[1]。鑒于此，我國(guó)應(yīng)該在煤礦開(kāi)采中的巷道布置和開(kāi)采工藝技術(shù)方面不斷的改革創(chuàng)新，提高煤炭開(kāi)采的安全性。

1 煤礦開(kāi)采巷道布置

根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)表明，煤礦開(kāi)采中的巷道布置對(duì)于后續(xù)開(kāi)采過(guò)程中的開(kāi)采工藝技術(shù)選擇具有重要意義。

1.1 復(fù)合型煤層的巷道布置

復(fù)合型煤層的巷道布置需要根據(jù)煤層的性質(zhì)探測(cè)產(chǎn)生的穩(wěn)定性分析而確定巷道的布置，并在礦井中對(duì)煤層煤質(zhì)的分析和對(duì)巷道布置的受力分析來(lái)確定。此外，還要加上專(zhuān)家對(duì)當(dāng)?shù)氐乃牡刭|(zhì)的勘測(cè)分析報(bào)告，經(jīng)過(guò)綜合的技術(shù)分析和地質(zhì)、煤質(zhì)的探測(cè)，推動(dòng)相關(guān)技術(shù)的完善。復(fù)合型煤炭開(kāi)采的巷道設(shè)計(jì)，不僅要考慮到巷道布置的距離，還要對(duì)相關(guān)的巖石運(yùn)動(dòng)對(duì)煤炭開(kāi)采的影響做出評(píng)估報(bào)告，針對(duì)巷道的受力分析，需要綜合評(píng)價(jià)煤層與煤層之間的支撐影響和承壓影響，以及下層煤層巷道的承壓極限。因此，對(duì)于復(fù)合型的煤層開(kāi)采巷道的布置設(shè)計(jì)，首先應(yīng)該考慮到各個(gè)巷道之間的相互影響，怎么設(shè)計(jì)巷道之間的距離，才能最大化保證各個(gè)巷道的穩(wěn)定性。其次，對(duì)于上下煤層之間的巷道布置，要綜合考慮巷道本身設(shè)置的穩(wěn)定性和當(dāng)?shù)氐刭|(zhì)對(duì)巷道的影響，還要分析巷道在開(kāi)采工作進(jìn)行時(shí)是否有承力和受力的變化，是否會(huì)對(duì)巷道的穩(wěn)定性造成毀滅性的影響。再次，經(jīng)過(guò)各個(gè)巷道的頂層支護(hù)保護(hù)，是否能夠有效提升最下層巷道的承載極限，并保證巷道的穩(wěn)定性和安全性。

1.2 近距離煤層開(kāi)采中的巷道布置

由于近距離煤層開(kāi)采中，相鄰煤層距離較小，這樣就突出了巷道布置的重要性。如果巷道布置不合理，會(huì)嚴(yán)重影響各個(gè)巷道之間的相互作用，加大巷道的受壓程度，加上地質(zhì)的不穩(wěn)定性和煤層易松動(dòng)的特性，極易造成巷道的坍塌。研究表明，近距離煤層技術(shù)主要是靠把控巷道與巷道之間的距離來(lái)穩(wěn)定煤層之間的壓力的。所以，在進(jìn)行巷道布置時(shí)，應(yīng)根據(jù)煤層之間的距離大小和影響程度進(jìn)行分析，提高數(shù)據(jù)分析的精確度，才能最終設(shè)計(jì)出安全、穩(wěn)定的巷道布置。近距離煤層開(kāi)采中的巷道布置要兼顧底板的壓力、頂板的冒落和巷道內(nèi)的支護(hù)問(wèn)題，恰當(dāng)?shù)南锏啦季?。如果在特殊情況下，只能選擇上下重疊的巷道布置，那么就要考慮上層煤層遺留的煤柱對(duì)下層頂板的壓力，防止頂板冒落現(xiàn)象的發(fā)生。為了提高開(kāi)采的效率和安全性，應(yīng)該盡量避免這樣的巷道布置，減少巷道之間的影響。對(duì)于巷道的斷面設(shè)計(jì)，可采用機(jī)軌合一的形式選擇空間小、振動(dòng)小的斷面進(jìn)行回采布置[1]，并采用金屬可縮型支架進(jìn)行支護(hù)，以保證穩(wěn)定性。

1.3 高瓦斯煤層開(kāi)采中的巷道布置

對(duì)于高瓦斯煤層的開(kāi)采中的巷道布置，就不得不解決瓦斯大量涌出的問(wèn)題。這種現(xiàn)象的發(fā)生需要保證開(kāi)采巷道內(nèi)瓦斯含量應(yīng)該在安全數(shù)值之下，避免爆炸事故的發(fā)生。因此，巷道的布置需要考慮巷道的通風(fēng)效果，根據(jù)需要設(shè)置瓦斯抽放系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)，按照特定的形式布置解放層，然后針對(duì)高瓦斯煤層的巷道布置通過(guò)設(shè)定一進(jìn)二回的通風(fēng)系統(tǒng)來(lái)排出瓦斯[3]，并將新鮮空氣送進(jìn)開(kāi)采層，確保開(kāi)采環(huán)境的安全和穩(wěn)定。在高瓦斯煤層的開(kāi)采除去高瓦斯的威脅之外就是煤層巷道的穩(wěn)定性，在瓦斯抽放系統(tǒng)和送風(fēng)系統(tǒng)以及軌道運(yùn)料巷道之間應(yīng)該留有煤柱，加強(qiáng)巷道的穩(wěn)固性，這樣就可以一邊抽風(fēng)以便開(kāi)采，既能很好的規(guī)避瓦斯爆炸的風(fēng)險(xiǎn)，又能提高采煤效率。

2 煤礦開(kāi)采中的采煤工藝技術(shù)

根據(jù)對(duì)巷道布置的分析，可以了解到巷道布置對(duì)煤礦開(kāi)采工藝選擇的影響。因此，對(duì)于采煤工藝技術(shù)的應(yīng)用，也應(yīng)該根據(jù)煤層的特性和煤質(zhì)以及水文地質(zhì)進(jìn)行選擇科學(xué)合理的采煤工藝，以保證煤礦開(kāi)采的順利進(jìn)行。

2.1 割煤工藝技術(shù)

割煤工藝技術(shù)分為單向割煤和雙向割煤，需要根據(jù)采煤時(shí)的切割方法和效果以及巷道的布置和割煤工藝需求來(lái)選擇。單向割煤工藝一般用在頂層煤層，工作面較短，機(jī)頭機(jī)尾平均停機(jī)的時(shí)間要小，循環(huán)時(shí)間少，開(kāi)機(jī)率高，各工序之間聯(lián)系緊密，大大提高了開(kāi)采效率，此外，單向割煤工藝技術(shù)的掃浮煤時(shí)間應(yīng)該小于雙向割煤機(jī)頭機(jī)尾的平均停機(jī)時(shí)間，這樣的情況下適合采用單向割煤工藝。雙向割煤工藝指采煤機(jī)上行和下行，采煤機(jī)往返以此進(jìn)兩刀的割煤工藝，分為往返一刀和往返二刀兩種，又叫穿梭割煤[3]，一般應(yīng)用在煤層的傾斜角度較小、煤層走向平穩(wěn)的采煤情況。雖然雙向割煤工藝技術(shù)具有工作效率高、節(jié)省開(kāi)采時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)，但是其限制因素較多，應(yīng)用面較窄。反觀單向割煤技術(shù)，它不僅有更廣泛的應(yīng)用環(huán)境，限制因素較少，適用于大部分的煤炭層開(kāi)采。二者具有各自的開(kāi)采效率和開(kāi)采優(yōu)點(diǎn)，再開(kāi)采中可以根據(jù)巷道的布置和開(kāi)采煤層以及開(kāi)采特點(diǎn)進(jìn)行選擇割煤工藝，使開(kāi)采利益最大化，保證煤礦開(kāi)采效率和效果。

2.2 移架工藝技術(shù)

移架工藝中的手動(dòng)鄰架是煤炭開(kāi)采中經(jīng)常應(yīng)用的支護(hù)方式，移架工藝主要是為了分析煤層開(kāi)采時(shí)的移架支護(hù)效果和具體形式等來(lái)綜合性保證煤礦開(kāi)采中的穩(wěn)定性和安全性，并在過(guò)程中衍生出單架移動(dòng)的方式來(lái)加強(qiáng)支護(hù)效果。手動(dòng)鄰架結(jié)合單架移動(dòng)方式，可以有效的加強(qiáng)對(duì)頂板的支撐作用，并在過(guò)程中保障了巷道的穩(wěn)定和安全。在移架的過(guò)程中要特別注意，移架的距離和截深應(yīng)該保持一致，以免造成巷道之間的剪切力加大，導(dǎo)致巷道冒頂[2]，影響巷道的安全。移架工藝一般用于煤礦的開(kāi)采作業(yè)時(shí)，當(dāng)煤機(jī)完成現(xiàn)階段的工作進(jìn)行下一步的割煤工作時(shí)，就需要進(jìn)行移架工作，來(lái)對(duì)新暴露的頂板進(jìn)行支護(hù)保護(hù)工作，防止頂板的過(guò)度下落和冒頂以及頂部的塌陷，保護(hù)采煤機(jī)的同時(shí)維護(hù)了采煤工作的順利進(jìn)行。尤其是遇到煤層的巷道布置為重疊巷道時(shí)，首先要考慮工作煤層移架位置頂板的下降幅度，不能影響煤機(jī)的工作，不能影響通風(fēng)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)，不能影響開(kāi)采煤的運(yùn)輸以及回采工作，如若出現(xiàn)工作面壓力增大的問(wèn)題要及時(shí)進(jìn)行支護(hù)處理，保障頂板的穩(wěn)定和安全。如若頂板未曾出現(xiàn)瞬時(shí)壓力加大的情況，移架可以允許存在5架的滯后移架[3]，但是若出現(xiàn)頂板下陷嚴(yán)重甚至出現(xiàn)破裂的情況，受壓瞬間增大，就只能選擇滯后移架2架的措施[3]，并對(duì)該煤層進(jìn)行超前支護(hù)，并綜合分析出現(xiàn)此種情況的原因，精確、有效的對(duì)該層受力情況和穩(wěn)定性進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，時(shí)刻監(jiān)測(cè)煤機(jī)的工作狀態(tài)和煤層的穩(wěn)定狀態(tài)，在保證上下煤層的穩(wěn)定性的同時(shí)，避免出現(xiàn)煤層受力不均導(dǎo)致煤層坍塌、巷道不保的情景。

2.3 推移工藝技術(shù)

在煤炭開(kāi)采工作進(jìn)行完成之后，要對(duì)開(kāi)采出的煤炭進(jìn)行運(yùn)輸處理，將煤炭安放至安全的地方，并不能影響煤機(jī)的二次開(kāi)采工作。煤炭的運(yùn)輸需要運(yùn)輸機(jī)的推移工作來(lái)完成，并以此確保采煤機(jī)的工作效率。煤炭運(yùn)輸需要對(duì)工作面刮板運(yùn)輸機(jī)進(jìn)行推移，在這個(gè)過(guò)程中需要保障刮板運(yùn)輸機(jī)的彎曲程度和機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)的速度[2]，要能配合采煤機(jī)的采煤工作，使推移工作始終保持直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)，讓煤炭能夠順利移送到礦井（礦洞或者礦坑）之外。采礦和運(yùn)輸需要進(jìn)行統(tǒng)一的規(guī)劃，要確保刮板運(yùn)輸機(jī)放置在正確的位置[3]，保障刮板運(yùn)輸機(jī)刮板的角度能夠隨開(kāi)采煤的運(yùn)輸方向垂直，能夠?qū)⒚禾宽樌囊苿?dòng)到正確的安置位置。因此，采煤機(jī)和運(yùn)輸機(jī)都需要經(jīng)驗(yàn)豐富的技術(shù)員工進(jìn)行監(jiān)督和操作，以保障機(jī)器的順利、正常運(yùn)轉(zhuǎn)，并保證支護(hù)安全和工作狀態(tài)的合理性。對(duì)巷道、采煤機(jī)、運(yùn)輸機(jī)等進(jìn)行綜合考慮，才能保證推移工藝的順利進(jìn)行，進(jìn)而保障煤炭開(kāi)采的順利進(jìn)行。

3 結(jié)語(yǔ)

煤礦開(kāi)采中的巷道布置決定了后續(xù)的開(kāi)采工藝技術(shù)的選擇和應(yīng)用[2]，二者相輔相成的工作不但保障了巷道的穩(wěn)定和安全，還對(duì)煤炭的開(kāi)采和運(yùn)輸起到了決定性的作用。因此，相關(guān)的技術(shù)工作人員應(yīng)該將主要精力放在巷道的布置上，首先保障采煤工作環(huán)境的安全，其次才是對(duì)采煤工作相關(guān)配套設(shè)施設(shè)備的運(yùn)用和維護(hù)。只有這樣才能保證煤炭開(kāi)采的整體效果和開(kāi)采效率，逐漸擴(kuò)大企業(yè)規(guī)模，輔助企業(yè)健康發(fā)展。