前進式沿空留巷工作面“Z”型設計研究及應用

時光，劉保華，苗永晏

(皖北煤電集團公司百善煤礦，安徽淮北235154)

前進式沿空留巷工作面“Z”型設計研究及應用

時光，劉保華，苗永晏

(皖北煤電集團公司百善煤礦，安徽淮北235154)

針對常見的工作面回采順序:后退式、前進式兩種回采方式都存在不完善的問題，提出了兩種方式結(jié)合的前進式沿空留巷“Z”型布置工作面回采方式，“Z”型布置工作面的特點是兩個工作面可以同時布置，共用生產(chǎn)系統(tǒng)，并在百善煤礦681煤柱工作面優(yōu)化設計中取得了巨大的經(jīng)濟效益。推行無煤柱開采，是煤炭企業(yè)改善安全條件和經(jīng)濟技術指標，增產(chǎn)、提效的重要途徑之一。

后退式;前進式;前進式沿空留巷;“Z”型布置

我國煤炭產(chǎn)量逐年上升，煤炭為不可再生資源，隨著開采強度的加大，煤炭資源也將日益枯竭。如何科學合理地開采煤炭資源，實現(xiàn)開采噸煤效益最大化，而非總產(chǎn)值最大化，將是每一位從事煤炭事業(yè)技術管理人員需要思考的深層次問題。

近年來，先進的開采技術和管理理念已得到了推廣應用，工作面推廣無煤柱開采，礦壓控制、沿空留巷技術也日漸成熟;精細化管理也成為煤炭企業(yè)管理的精髓。為了進一步降低開采成本，提高開采效率，提升企業(yè)效益，需根據(jù)礦井生產(chǎn)技術條件不斷探索出新的開采技術、工藝及管理理念。

1 “Z”型布置設計思路

采煤系統(tǒng)分析中工作面回采順序一般有:后退式、前進式、往復式及旋轉(zhuǎn)式等幾種?；夭身樞虿煌ぷ髅嫦锏啦贾靡膊煌?。工作面由采區(qū)上山方向回采，稱為后退式，是我國最常見的一種回采順序。工作面由采區(qū)上山方向向采區(qū)邊界方向回采，稱為前進式，其工作面機風巷道不需預先布置，只須隨工作面推進在采空區(qū)中留出，即沿空留巷。沿空留巷前進式采煤的優(yōu)點是減少了巷道的掘進工程量，提高了回采率。但巷道必須采取有效支護手段及防漏風。由于工作面巷道不預先掘進，煤層賦存條件不明，一般宜在地質(zhì)條件簡單時使用。這種方法目前在我國采用較少。為了將后退式與前進式優(yōu)缺點相互彌補，揚長避短，在此基礎上，提出工作面半后退式、半前進式的回采順序，其工作面巷道布置見圖1。工作面巷道布置特征象“Z”字形狀，稱之為工作面巷道“Z”型布置。工作面巷道“Z”型布置具有后退式回采的優(yōu)點，又具有前進式回采開采的優(yōu)點，是兩者較完美的結(jié)合。

圖1工作面巷道布置圖

2 開采技術分析

1)前進式沿空留巷。

沿空留巷是隨著采煤工作面的推進，采用適當?shù)南锱猿涮罘椒?，隔絕采空區(qū)，沿采空區(qū)留下巷道的一種方法，工作面巷道采用“Z”型布置開采，其中一條巷道隨著工作面向前推進，始終保持前進式沿空留巷，如圖1所示，1#工作面風巷采用前進式沿空留巷，在采空區(qū)側(cè)留巷形成。沿空留下的巷道可作為開采下一個工作面的順槽，一巷兩用，節(jié)省掘進巷道的費用，避免采掘失調(diào)、接續(xù)緊張。沿空留巷省去了工作面的煤柱，大大提高了資源回收率。

隨著支護技術的不斷提高，沿空留巷支護技術日益成熟，支護材料選擇種類日益增多。如砌筑矸石帶。隨著回采工作面的推進，在巷道上幫砌筑2 m左右寬的矸石帶，以便維護區(qū)段運輸巷。支設密集支柱或木垛。在巷道上幫靠近采空區(qū)處，隨著工作面的推進，及時支設單排或雙排的密集支柱或木垛。采用硬石膏充填帶。在巷道靠近采空區(qū)一側(cè)，采用天然的或人工硬石膏(硫酸鈣)，與速凝水泥作剛性充填帶，這樣既可支撐頂板維護巷道，又可隔離采空區(qū)，對減少自燃發(fā)火危險和改善通風狀況有利，但造價較高，在國內(nèi)尚未廣泛使用。應根據(jù)工作面巷道壓力顯現(xiàn)具體情況，選擇合理的支護方式，達到有效控制圍巖穩(wěn)定，滿足支護要求的目的。

2)“Z”型布置工作面生產(chǎn)系統(tǒng)。

“Z”型布置工作面最大的優(yōu)點是兩個工作面可以同時布置，共用生產(chǎn)系統(tǒng)，如圖1所示。“Z”型布置工作面開采通過前進式沿空留巷形成完善的生產(chǎn)系統(tǒng)，并且前進式沿空留巷也作為下一個工作面的風巷，以圖1為例工作面生產(chǎn)系統(tǒng)如下:出煤系統(tǒng):1#工作面原煤→1#工作面機巷→采區(qū)皮帶機巷;運料系統(tǒng):采區(qū)軌道巷→2#工作面機巷→2#工作面切眼→1#工作面沿空風巷;通風系統(tǒng):新鮮風流經(jīng)采區(qū)軌道巷→2#工作面機巷→2#工作面切眼→1#工作面沿空風巷→1#工作面;污風經(jīng)1#工作面→1#工作面機巷→采區(qū)皮帶機巷。

3)技術條件。

工作面巷道“Z”型布置開采技術需采取前進式沿空留巷，一般適用于低瓦斯礦井、地質(zhì)構(gòu)造簡單、煤層不易自燃、煤層厚度不大的采煤工作面。如果兩個工作面同時布置，應考慮工作面壓力顯現(xiàn)情況、留巷時間與工作回采時間之間的關系，以此為依據(jù)來設計選擇工作面合理的面長和推進長度。達到優(yōu)化工作面設計的目的，從而實現(xiàn)效益最大化。

3 681邊緣三角煤柱工作面設計優(yōu)化

皖北煤電集團公司百善煤礦681炮采工作面布置在68采區(qū)南部邊界位置，主要回收68采區(qū)南部剩余的各類煤柱(684、683、682及斷層、邊角煤柱)，工作面特征是生產(chǎn)系統(tǒng)長，工作面圈定儲量小，各類煤柱分散且獨立，中部有一大范圍無煤區(qū)，這些不利因素給工作面的布置帶來極大不便。采用常規(guī)的工作面布置方式設計該工作面，將造成工作面各生產(chǎn)系統(tǒng)復雜，掘進及巷道維修工程量大，巖巷工程量多，不利于工作面掘進準備和安全生產(chǎn)工作的開展，同時增大了開采成本。為此該礦經(jīng)研究決定采用前進式沿空留巷工作面“Z”型開采技術回采布置方式優(yōu)化681工作面設計，主要體現(xiàn)以下幾個創(chuàng)新點:

1)將機巷布置在682采空區(qū)與斷層之間的縫隙煤層中，減少了近500 m巖巷掘進量，同時多出了近1萬t掘進煤。風巷與北部西翼總回風巷相貫通，工作面形成Z型布置方式，縮短風巷長度。通風路徑短，阻力小，優(yōu)化了通風系統(tǒng)。

2)681煤柱段工作面近200 m巷道采用前進式沿空留巷方式，實現(xiàn)Z型通風方式，完善了通風系統(tǒng)，減少了近1 000 m巷道掘進量。

3)風巷又作為工作面的泄水巷，工作面出水經(jīng)回風道流北部西翼回風巷水溝，實現(xiàn)了工作面煤水分流，排水能力增大，增大了工作面抗水害能力，為工作面安全生產(chǎn)提供了保障。

4 681煤柱工作面設計優(yōu)化經(jīng)濟效益

采用前進式沿空留巷優(yōu)化681煤柱工作面設計，減少了近1 200 m掘進巷道，其中巖巷500 m，煤巷700 m，節(jié)省巷道掘進600萬元，同時多回收煤炭資源近1萬t?；厥召Y源效益500元/t計算，約增效500萬元，因此，前進式沿空留巷優(yōu)化681工作面設計總創(chuàng)效1 100萬元。

5 結(jié)語

1)沿空留巷工作面“Z”型布置工作面，減少了近一半巷道掘進準備，有利緩解工作面接替緊張的壓力。2)回采期間應采取有效措施處理采空區(qū)漏風問題。3)留巷支護設計應根據(jù)礦壓顯現(xiàn)情況及留巷時間長短，選擇適當?shù)闹ёo設計。

Research and Application on"Z"Type Design of Forward Gob－side Entry Retaining Working Face

Shi Guang，Liu Bao－h(huán)ua，Miao Yong－yan

Aiming at the common working face mining sequence has two mining methods of backward and forward，there are not perfect problem，puts forward the working face mining mode of"Z"type layout of forward gobside entry retaining which two ways combine，the feature of"Z"type layout working face is can simultaneously arrange two working face，share production system，and in the optimization design of 681 coal pillar working face of Baishan coal mine，gained enormous economic benefits．Implement the mining without coal pillar，is one of the important ways which the coal enterprises improve safety conditions，economic and technical index，increase production and enhance efficiency．

Backward;Forward;Forward gob－side entry retaining;"Z"type layout

book=4,ebook=159

TD263

A

1672－0652(2012)04－0051－02

2012－02－28

時光(1980—)，男，安徽淮北人，2006年畢業(yè)于山東科技大學，助理工程師，主要從事采煤技術管理工作(E－mail)9923425400@163．com