煤礦開采的巷道布置與采煤工藝技術(shù)

張少英

[摘要]煤礦開采注重的是開采效率，成本和安全性，在開采過程中應(yīng)根據(jù)所采煤礦的特性來選擇合理的巷道布置形式。文章結(jié)合生產(chǎn)實(shí)際，以一些具有代表性礦區(qū)的煤礦開采巷道布置形式，談?wù)劽旱V開采巷道布置的方法和采煤工藝技術(shù)。

[關(guān)鍵詞]煤礦開采 巷道布置 采煤工藝

[中圖分類號(hào)] P618.11 [文獻(xiàn)碼] B [文章編號(hào)] 1000-405X（2015）-3-50-1

1引言

我國產(chǎn)煤量世界第一，而采煤技術(shù)水平卻參差不齊。采煤技術(shù)說白了就是采、掘、運(yùn)、支的技術(shù)，但煤系形成過程中，由于地殼運(yùn)動(dòng)、河流沖刷等等地質(zhì)原因，造成各個(gè)煤區(qū)賦存條件差異巨大，開采環(huán)境也是各不相同，如何在不同的開采環(huán)境下，采取合理的巷道布置、支護(hù)形式以及相關(guān)技術(shù)措施來提高煤炭資源回收率，提高采煤效率，降低采煤工人勞動(dòng)強(qiáng)度，確保采煤過程中的安全性，是采煤技術(shù)的目的和意義所在。

2不同煤系的巷道布置形式

2.1近距離煤層

近距離煤層是指上下相鄰煤層間隔距離小，當(dāng)上層開采時(shí)，下部煤層頂板收到上層開采的影響，上部煤層開采后遺留煤柱也會(huì)在底板形成壓力，使上部煤層極容易產(chǎn)生頂板冒落，因此其巷道布置形式必須具有一定的針對(duì)性。首先，如果采用重疊式布置，即在下部煤區(qū)與上部煤區(qū)之間的回采巷道在平面上重疊布置，上下煤層工作面的長度相等，這樣可以使上下層之間不留煤柱，減少了煤的損失，但是這樣做的缺點(diǎn)也非常突出，一是下層回采巷道的施工難度很大，二是下層安全性較差，反觀內(nèi)錯(cuò)式布置，下層回采巷道布置在上層工作面內(nèi)側(cè)，區(qū)段之間形成正梯形的煤柱，雖然煤柱損失了一定的煤，但是下部煤區(qū)開采效率會(huì)增加很多。綜上所述，應(yīng)該采取的最佳方法是，在上部煤層應(yīng)用單孔送巷，采用沿空留巷的布置形式，然后在進(jìn)行巷道開挖，到達(dá)開切眼位置后，應(yīng)挖掘形成與下部煤層開切眼位置相通巷道，以下部煤層開切眼作為邊界來輸送煤礦。其次是巷道的斷面設(shè)計(jì)，應(yīng)滿足專用空間小，震動(dòng)小等特點(diǎn)，可采用機(jī)軌合一的形式，采用金屬可縮型支架進(jìn)行支護(hù)。這種布置形式也叫做回采巷道布置形式，它的特點(diǎn)是可以在兩個(gè)開采面同時(shí)進(jìn)行回采，緩解采煤工作面緊張的情況，增加了回采速度從而提高了采煤效率。

2.2多煤層

多煤層相鄰兩層類似于近距離煤層，但也有它的特點(diǎn)，多煤層開采巷道布置要考慮的因素概括起來約 3 個(gè)方面，一是下部任意一層開采時(shí)巖層移動(dòng)對(duì)上部煤層巷道穩(wěn)定性影響大小，二是所采煤層前支撐壓力的影響，三是支撐壓力沿底板的傳遞方式和方向?，F(xiàn)假定煤層為三層，分別設(shè)置三條上山，兩條巖石上山和一條煤層上山，上山巷道應(yīng)用煤柱保護(hù)，以下圖1為例進(jìn)行煤柱留設(shè)。第一層上下區(qū)段巷道進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，第二煤層位于中部，對(duì)下部形成的壓力較大，煤柱寬度應(yīng)加以控制，寬度可設(shè)置為 20米以下，一則減少煤損失，二則滿足巷道維護(hù)和生產(chǎn)空間要求，第三層采取如前文所述的內(nèi)錯(cuò)式布置，錯(cuò)距控制在 7.5 米以上，控制好巷道圍巖的變形，但缺點(diǎn)是煤柱寬度較大，造成煤炭的損失。

2.3高瓦斯煤層巷道布置

高瓦斯煤礦因瓦斯涌出量大，必須建立瓦斯抽放系統(tǒng)，隨時(shí)進(jìn)行瓦斯抽放。在巷道布置過程中，應(yīng)對(duì)瓦斯量大的煤層設(shè)置解放層，可選擇瓦斯含量相對(duì)較低的煤層作為解放層，先開采好解放層設(shè)置好瓦斯抽放巷，解放層為了適應(yīng)瓦斯的抽放必須有良好的通風(fēng)效果，可采用一進(jìn)二回的通風(fēng)方式，并增加進(jìn)風(fēng)巷兼做為帶式輸送機(jī)巷，另外 2 條巷道為軌道運(yùn)料巷和專用回風(fēng)尾巷，兩條巷之間應(yīng)留有煤柱。這樣設(shè)置就可以再抽放巷進(jìn)行抽放鉆場(chǎng)，可邊抽邊掘，提高了挖掘進(jìn)度，減少了瓦斯超限問題，消除了開采過程中的安全隱患。

3采煤工藝技術(shù)

采煤工藝技術(shù)在我國發(fā)展時(shí)間是比較長的，主要有普通機(jī)械化和綜合機(jī)械化采煤設(shè)備和工藝，代表性的設(shè)備有無鏈牽引雙滾筒采煤機(jī)，雙速、側(cè)卸、封底式刮板輸送機(jī)和 π 型長鋼梁支護(hù)頂板等。機(jī)械化采煤使得采煤技術(shù)向著高產(chǎn)高效、自動(dòng)安全方向發(fā)展。文章主要對(duì)綜采工藝技術(shù)進(jìn)行分析。

綜采割煤多采用滾筒式采煤機(jī)和刨煤機(jī)進(jìn)行破煤和裝煤。而現(xiàn)有的滾筒式割煤機(jī)以可調(diào)高式雙滾筒采煤機(jī)應(yīng)用最為廣泛，在煤層相對(duì)平緩時(shí)，它可在上行或下行的過程中，對(duì)煤層上下兩個(gè)平面同時(shí)進(jìn)行割煤，即頂煤和低煤一次割完。割下來的煤因滾筒旋轉(zhuǎn)拋送直接落入刮板輸送機(jī)，實(shí)現(xiàn)割煤、裝煤一體化，自動(dòng)化。但在采煤過程中值得注意的是，操作工要及時(shí)調(diào)整滾筒升降幅度，做到割頂作業(yè)時(shí)將頂煤割凈，底割作業(yè)則應(yīng)追求底板的平整度，并保證煤壁的平直度。在煤層傾角較大時(shí)，可轉(zhuǎn)換為單向割煤作業(yè)，由巷尾往頭巷進(jìn)行割煤，割完后由頭巷以空刀形式返回下尾巷。相較滾筒式采煤機(jī)，過去常用的刨煤機(jī)，包括現(xiàn)在在小型煤礦或薄煤層礦內(nèi)仍有使用，雖然在造價(jià)和檢修上較滾筒式采煤機(jī)有一定的靈活性，但其生產(chǎn)效率要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于滾筒式割煤機(jī)，且不適合采高較大的情況。

運(yùn)煤一般是從刮板輸送機(jī)由工作面經(jīng)送煤巷中的橋式轉(zhuǎn)載機(jī)或可伸縮式輸送機(jī)運(yùn)出綜采工作面的。

工作面的支護(hù)和空采取處理雖不能產(chǎn)生直接效益，確是必做工作。

現(xiàn)代的技術(shù)一般是使用液壓支架自行完成對(duì)工作面頂板的支撐、切頂、擋矸和采空區(qū)處理等工序。對(duì)于周期壓力大和直接頂穩(wěn)定性較好的頂板可采用滯后支護(hù)的方式，反之則需要進(jìn)行及時(shí)支護(hù)。進(jìn)行滯后支護(hù)，移駕可滯后采煤機(jī)后滾筒 5架左右，但應(yīng)根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)的壓力情況、頂板破碎情況酌情考慮減少滯后量。進(jìn)行及時(shí)支護(hù)時(shí)，工作面一般采用手動(dòng)鄰架，新暴露頂板支護(hù)采取單架依次順序移駕方式，移動(dòng)步距應(yīng)與截深相等；在采煤機(jī)動(dòng)作完成后立即移駕對(duì)新暴露的頂板進(jìn)行支護(hù)。值得注意的是，采煤機(jī)的運(yùn)行速度肯定比移駕的速度要快，進(jìn)行及時(shí)支護(hù)必須考慮其速度差，適當(dāng)降低采煤速度匹配移駕。對(duì)于煤礦頂板比較破碎或頂板受壓嚴(yán)重下沉?xí)r，一定要加強(qiáng)對(duì)頂板狀態(tài)的監(jiān)控并采取相應(yīng)的應(yīng)急措施，如利用平衡千斤頂增加頂梁支護(hù)力等等。在端頭支架移動(dòng)之前，應(yīng)對(duì)傘檐位置進(jìn)行檢查是否存在活石或零皮等安全隱患，并采取措施消除隱患，清理支架座附近矸石與浮煤。

4結(jié)束語

煤礦開采巷道布置和采煤技術(shù)的提高對(duì)采煤效率和安全性提高有著至關(guān)重要的作用，希望本文能夠?yàn)椴擅侯I(lǐng)域提供一定的借鑒作用。

參考文獻(xiàn)

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