基于有效降低掘進(jìn)率的回采巷道設(shè)計(jì)

文/李俊峰

經(jīng)過半個(gè)多世紀(jì)的改革與發(fā)展，我國(guó)在煤礦礦井系統(tǒng)簡(jiǎn)化與集中等方面積累了豐富的經(jīng)驗(yàn)，巷道布置得到進(jìn)一步改進(jìn)，巷道掘進(jìn)率大幅度下降，取得了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

在保證安全生產(chǎn)的前提下，積極強(qiáng)化工程設(shè)計(jì)技術(shù)管理，優(yōu)化回采巷道設(shè)計(jì)，才能降低掘進(jìn)率，從而減少掘進(jìn)投入，降低礦井生產(chǎn)成本。一般來說，降低回采掘進(jìn)率的巷道布置方式主要有以下幾種。

一、沿空留巷

沿空留巷是在上區(qū)段工作面回采后，通過加強(qiáng)支護(hù)或采用巷旁支護(hù)等方法，將區(qū)段運(yùn)輸巷保留下來，供下區(qū)段工作面開采時(shí)作回風(fēng)巷使用，即一條巷道兩次使用。

平煤股份某礦生產(chǎn)的五2-22070工作面機(jī)巷沿空留巷作為相鄰工作面五2-22050工作面的沿空風(fēng)巷，五2-22050工作面只掘進(jìn)機(jī)巷和切眼。沿空留巷時(shí)，隨著五2-22070工作面的推進(jìn)，為增強(qiáng)巷道的抗壓性能，在五2-22070工作面的機(jī)巷沿采空區(qū)邊緣打一排走向單體柱托棚，并將采空區(qū)幫用片石（就地取材）背實(shí)，以防采空區(qū)竄矸到沿空留巷內(nèi)和采空區(qū)自燃；為防止回采時(shí)工作面瓦斯超限，在工作面進(jìn)風(fēng)口采用風(fēng)障調(diào)節(jié)和工作面采空區(qū)側(cè)用彩條編織袋封閉。同時(shí)，為盡量減少沿空留巷內(nèi)瓦斯超限，五2-22070工作面回采時(shí)，在沿空留巷內(nèi)保持正常的局部通風(fēng)，以便定期檢查支架變形及受損情況。

五2-22050工作面從根本上消除了沿空掘巷需要掘進(jìn)的缺點(diǎn)，掘進(jìn)率僅為53.9m/萬t，比沿空掘巷布置方式降低近1/3，有利于上、下區(qū)段按正常順序連續(xù)開采和礦井生產(chǎn)集中化，改善了采掘接替關(guān)系。

二、對(duì)拉工作面布置

區(qū)段平巷的雙工作面布置，俗稱對(duì)拉工作面。實(shí)質(zhì)是利用三條區(qū)段平巷準(zhǔn)備出兩個(gè)采煤工作面，其生產(chǎn)系統(tǒng)為：中間的區(qū)段平巷鋪設(shè)輸送機(jī)作為區(qū)段運(yùn)輸平巷，上、下工作面的煤炭分別向下、上運(yùn)到中間運(yùn)輸平巷，由此集中運(yùn)送到采區(qū)上山。由于工作面的煤炭是向上運(yùn)送，因此下工作面的長(zhǎng)度應(yīng)根據(jù)煤層傾角的大小及工作面輸送機(jī)的能力而定。隨著煤層傾角增大，下工作面的長(zhǎng)度應(yīng)比上工作面短一些。

對(duì)拉工作面一般適合在非綜采、煤層傾角小于15°、頂板中等穩(wěn)定以上、瓦斯含量不高等條件下使用；巷道斷面大小、支護(hù)方式在滿足安全生產(chǎn)的前提下，可以靈活掌握。

平煤股份某礦生產(chǎn)的己16、17-24112和己16、17-24122高檔普采工作面，位于己四采區(qū)東翼，己16、17-24090和己16、17-24130工作面之間。為提高煤炭回收率，減少掘進(jìn)工程量特別是巖巷工程量，設(shè)計(jì)生產(chǎn)了對(duì)拉工作面，其走向長(zhǎng)分別為520m和570m，采長(zhǎng)150m。兩個(gè)工作面共用一條運(yùn)輸機(jī)巷，上、下工作面風(fēng)巷均鋪設(shè)軌道，分別為上、下工作面運(yùn)送材料及設(shè)備等服務(wù)；工作面的通風(fēng)方式為“兩進(jìn)一回”，即己16、17-24122風(fēng)巷和共用運(yùn)輸機(jī)巷進(jìn)風(fēng)，己16、17-24112風(fēng)巷回風(fēng)?；夭蓵r(shí)，己16、17-24122工作面滯后，并保持錯(cuò)距5m，錯(cuò)距內(nèi)沿走向每隔1m架設(shè)木垛，加強(qiáng)維護(hù)。

與傳統(tǒng)的布置方式相比，兩個(gè)工作面同時(shí)開采，共用一條運(yùn)輸機(jī)巷，少掘進(jìn)一條巷道（工程量520m），巷道掘進(jìn)率降低21.4%；減少了在用設(shè)備，使生產(chǎn)集中，便于統(tǒng)一管理。

三、片盤一巷多面的布置方式

工作面片盤主要是為工作面施工存放物料、設(shè)備等。條件適宜時(shí)，將已回采完畢的工作面片盤維修復(fù)新，并沿規(guī)定層位向上或向下延伸掘進(jìn)，與同一區(qū)段內(nèi)的下一個(gè)工作面的機(jī)巷或風(fēng)巷貫通，繼續(xù)用作下一個(gè)工作面的機(jī)巷片盤或風(fēng)巷片盤，甚至多個(gè)工作面使用。片盤多次復(fù)用的布置方式，一般適用于同一區(qū)段相鄰的工作面或分層開采的工作面，煤層傾角較小，且煤層瓦斯含量不高。

平煤股份某礦二水平戊一采區(qū)的戊8、戊9、戊10煤層合層，該礦對(duì)戊組煤層分兩層開采，為片盤一巷多個(gè)工作面使用創(chuàng)造了條件。

該采區(qū)東翼的戊8-21131、戊8-21151、戊8-21171、戊8-21191工作面依次相鄰，且分別是戊9、10-21132、戊9、10-21152、戊9、10-21172、戊9、10-21192工作面的上分層工作面。1988年，開掘長(zhǎng)度150m、錨噴支護(hù)的風(fēng)巷片盤，為首采工作面戊8-21151服務(wù)。后經(jīng)過維修，向上延伸用作戊8-21131工作面機(jī)巷片盤，再向下分層延伸用作戊9、10-21132工作面的機(jī)巷片盤；原戊8-21151工作面風(fēng)巷片盤向下延伸用作戊8-21171工作面風(fēng)巷片盤，繼續(xù)向下（或下分層）延伸，分別用作戊8-21191工作面和戊9、10-21172工作面的風(fēng)巷片盤。

這種復(fù)用方式，長(zhǎng)150m的戊8-21151工作面風(fēng)巷片盤，服務(wù)年限長(zhǎng)達(dá)12年，服務(wù)工作面多達(dá)6個(gè)，減少巷道掘進(jìn)工程量近1200m，其中巖巷工程量750m，累計(jì)降低回采掘進(jìn)率17.8%。

四、高瓦斯工作面回風(fēng)巷簡(jiǎn)化布置方式

對(duì)高瓦斯工作面，需要加強(qiáng)通風(fēng)和排放采空區(qū)瓦斯，在這種情況下，一些礦井采用區(qū)段回風(fēng)巷雙巷布置，即靠近采空區(qū)的一條回風(fēng)巷，主要用來排放瓦斯，稱為瓦斯尾巷。這種工作面布置方式，多掘進(jìn)一條等長(zhǎng)的瓦斯尾巷，掘進(jìn)成本增加，掘進(jìn)率增大；雖有區(qū)段保護(hù)巷，但維護(hù)困難，且增加了聯(lián)絡(luò)巷的掘進(jìn)費(fèi)用及相應(yīng)的密閉費(fèi)用。

在煤層賦存穩(wěn)定、涌水量不大時(shí)，加大巷道斷面，可以不開掘瓦斯尾巷，采用回風(fēng)巷單巷布置。只要加強(qiáng)掘進(jìn)通風(fēng)管理，減少漏風(fēng)，單孔掘進(jìn)長(zhǎng)度一般可達(dá)1000m以上。由于通風(fēng)量大，回風(fēng)巷斷面基本與運(yùn)輸巷相同或略小，一般在12m2以上；巷道斷面大，要求采用強(qiáng)度較高的支護(hù)材料，根據(jù)圍巖條件要采用金屬梯形支架或金屬拱形可縮性支架，條件適宜時(shí)，也可采用錨桿支護(hù)。

五、長(zhǎng)走向、大采長(zhǎng)工作面

傳統(tǒng)的設(shè)計(jì)工藝，長(zhǎng)壁式工作面單孔掘進(jìn)長(zhǎng)度一般在1000m左右，采長(zhǎng)一般在100m左右。適當(dāng)加大長(zhǎng)壁式工作面長(zhǎng)度，可以相對(duì)減少采區(qū)和工作面的數(shù)量，實(shí)現(xiàn)高度集中生產(chǎn)，提高工作面單產(chǎn)和礦井綜合效益。超長(zhǎng)工作面長(zhǎng)度主要受煤層賦存條件、通風(fēng)及安全條件和工作面配套設(shè)備的裝備水平制約。

2000年，平煤股份某礦將三水平丁一采區(qū)西翼的兩個(gè)普通綜采工作面簡(jiǎn)化為一個(gè)工作面，設(shè)計(jì)布置了丁6-31060超長(zhǎng)綜采工作面，其走向長(zhǎng)2500m，采長(zhǎng)260m。該超長(zhǎng)工作面比普通工作面少掘進(jìn)一條巷道，掘進(jìn)率減少24.5%；節(jié)約一條保護(hù)煤柱，多采煤炭5.6萬t。

煤礦井下巷道布置系統(tǒng)設(shè)計(jì)，必須貫徹執(zhí)行國(guó)家有關(guān)煤炭工業(yè)的技術(shù)政策和煤礦安全生產(chǎn)的有關(guān)規(guī)定，建立完善通風(fēng)、運(yùn)輸、供電系統(tǒng)，在保證安全、生產(chǎn)的前提下減少工程量和巷道維護(hù)量，降低掘進(jìn)率，并為采用新技術(shù)、新工藝，發(fā)展采煤機(jī)械化、綜合機(jī)械化、自動(dòng)化創(chuàng)造條件。