急傾斜煤層采區(qū)下煤系統(tǒng)優(yōu)化研究

簡學(xué)才 伍建國 卓軍

(川煤集團(tuán)廣能公司綠水洞煤礦,四川華鎣 638601)

急傾斜煤層采區(qū)下煤系統(tǒng)優(yōu)化研究

簡學(xué)才 伍建國 卓軍

(川煤集團(tuán)廣能公司綠水洞煤礦,四川華鎣 638601)

文章針對急傾斜煤層采區(qū)下煤系統(tǒng)復(fù)雜、施工困難等問題,詳細(xì)分析了當(dāng)前采區(qū)下煤系統(tǒng)布置方式,提出了優(yōu)化方案并進(jìn)行了效果評價對比,得出了采用下煤眼及煤倉上口的運(yùn)煤平巷后續(xù)連續(xù)運(yùn)輸系統(tǒng)解決了目前下煤系統(tǒng)復(fù)雜和前期準(zhǔn)備周長等問題,為緩解礦井采掘接替提供良好的環(huán)境,在急傾斜煤層類似條件礦井采區(qū)設(shè)計有一定參考價值。

急傾斜 多區(qū)段 下煤系統(tǒng)

隨著煤礦采掘機(jī)械化、自動化水平不斷提高，急傾斜煤層采區(qū)走向和傾向長度布置也越來越長。當(dāng)急傾斜煤層采區(qū)設(shè)計為多個區(qū)段時，階段垂高較大，回采巷道及回采工作面存在煤矸運(yùn)輸系統(tǒng)環(huán)節(jié)多，系統(tǒng)復(fù)雜，施工準(zhǔn)備周期長等問題，嚴(yán)重制約礦井采掘接替。為了促進(jìn)礦井生產(chǎn)接替，推進(jìn)礦井安全高效發(fā)展，急傾斜煤層采區(qū)下煤系統(tǒng)優(yōu)化研究是縮短礦井采區(qū)準(zhǔn)備時間，盡快實(shí)現(xiàn)回采的重要研究課題。

1 急傾斜煤層采區(qū)下煤系統(tǒng)現(xiàn)狀

急傾斜煤層采區(qū)下煤系統(tǒng)主要由布置于運(yùn)輸大巷正上方的采區(qū)煤倉以及連通采區(qū)煤層和采區(qū)回采巷道的運(yùn)輸聯(lián)絡(luò)巷、下煤眼組成。目前，運(yùn)輸大巷主要承擔(dān)運(yùn)輸、行人、通風(fēng)、排水的任務(wù)，當(dāng)煤層具有突出性時，運(yùn)輸大巷還兼做底板瓦斯抽放巷，故運(yùn)輸大巷一般布置于距煤層法向距離30m左右，這種情況下，急傾斜煤層采區(qū)區(qū)段順槽施工以及回采工作面下煤系統(tǒng)主要存在以下三種形式：

一是區(qū)段回風(fēng)順槽掘進(jìn)施工的煤矸由回風(fēng)順槽底板溜煤眼直接進(jìn)入煤倉，運(yùn)輸順槽和工作面煤矸通過運(yùn)輸石門直接進(jìn)入煤倉。這種下煤系統(tǒng)簡單可靠，但該方法只適用于回風(fēng)順槽距離煤倉近，且滿足下煤眼自溜和反井鉆機(jī)最大傾斜施工角度要求(一般要求大于60°)，多為采區(qū)內(nèi)布置單區(qū)段且區(qū)段斜長較短情況。

二是在煤層傾斜方向沿煤層布置運(yùn)輸斜巷連通采區(qū)上下區(qū)段，在運(yùn)輸斜巷內(nèi)安裝刮板運(yùn)輸機(jī)下煤，最后通過采區(qū)下部的運(yùn)輸石門直接進(jìn)入煤倉。該方法適用單區(qū)段和多區(qū)段采區(qū)，但該方法受煤層傾角影響較大，當(dāng)煤層傾角較大時，頂板管理難度增大，同時煤層斜巷通風(fēng)及瓦斯管理較為困難，容易造成瓦斯積聚等問題。

三是采區(qū)上區(qū)段回風(fēng)順槽掘進(jìn)時煤矸通過運(yùn)輸石門進(jìn)入上水平煤倉，其余作業(yè)點(diǎn)煤矸采用第一種下煤形式。該方法適用于單區(qū)段和兩個區(qū)段采區(qū)，是目前最主要使用的運(yùn)煤系統(tǒng)。但該方法中涉及的回風(fēng)石門、運(yùn)輸石門和煤倉的位置制約了運(yùn)煤石門的布置，導(dǎo)致石門工程量較大，且存在石門開口段支護(hù)難度大，且不能適用于三個或以上區(qū)段采區(qū)使用，并且同樣受運(yùn)輸大巷煤倉位置的限制。

2 下煤系統(tǒng)優(yōu)化布置方案

為了找到既能適用急傾斜煤層多區(qū)段又能適用單區(qū)段的下煤系統(tǒng)，其研究優(yōu)化方案為：從煤倉上口回風(fēng)順槽走向施工一條專門運(yùn)煤平巷(巖巷)，巷內(nèi)安設(shè)刮板運(yùn)輸機(jī)運(yùn)煤，若平巷較長時需刮板運(yùn)輸機(jī)后增加短距離運(yùn)輸皮帶，再通過回風(fēng)順槽的回風(fēng)聯(lián)絡(luò)巷用反井鉆機(jī)施工直徑1.4m的下煤立眼和回風(fēng)眼各一個。煤炭通過下煤眼后再經(jīng)運(yùn)煤平巷的溜子進(jìn)入煤倉。運(yùn)煤平巷長度和方位等根據(jù)風(fēng)巷下煤眼的位置和下煤眼坡度來確定。以采區(qū)設(shè)計三個區(qū)段為例，該方法通過在煤倉上口沿煤層走向布置運(yùn)輸平巷，作業(yè)點(diǎn)煤矸運(yùn)輸石門底板采用反井鉆機(jī)施工的下煤眼與運(yùn)輸平巷貫通，煤矸通過運(yùn)輸石門經(jīng)下煤眼進(jìn)入運(yùn)輸平巷刮板運(yùn)輸機(jī)，最后進(jìn)入煤倉。該方法解決了煤倉受運(yùn)輸大巷位置限制，下煤眼角度達(dá)不到反井鉆機(jī)傾斜角度難題，同時運(yùn)輸平巷布置于堅硬穩(wěn)定巖石內(nèi)，可采采取裸體支護(hù)，系統(tǒng)簡單可靠，適用于單區(qū)段或多區(qū)段采取布置。三區(qū)段采區(qū)下煤系統(tǒng)布置示意圖如圖1所示。

3 優(yōu)化方案施工效果比較

3.1 安全性

(1)運(yùn)煤平巷方案，運(yùn)輸平巷掘進(jìn)時，灰?guī)r內(nèi)掘進(jìn)頂板穩(wěn)定性好，頂板便于管理，一般不支護(hù)；采用反井鉆井施工下煤眼節(jié)約人力。

(2)施工與上水平煤倉相連的運(yùn)輸石門時，開口處支護(hù)困難大，且頂板穩(wěn)定性差，在支護(hù)作業(yè)時存在掉矸傷人威脅；后期采用絞車運(yùn)矸時，安全性較差。

(3)煤層斜巷施工時，煤層斜巷掘進(jìn)的飛矸傷人威脅較大，人工運(yùn)輸中柱擋板時的不安全因素較多。

3.2 困難程度

(1)施工運(yùn)煤平巷時，該巷的矸石直接通過P-30B耙矸機(jī)裝矸和后續(xù)短皮帶運(yùn)矸直接入煤倉，煤倉內(nèi)矸石再通過后續(xù)運(yùn)輸進(jìn)入矸石山。材料運(yùn)輸由于該巷掘進(jìn)時，巷道為巖巷無支護(hù)材料，工具和設(shè)備通過運(yùn)輸石門進(jìn)入該巷。機(jī)械利用率高，人員勞動強(qiáng)度不大。施工下煤眼由反井鉆機(jī)施工，除設(shè)備操作司機(jī)無其他人員。

(2)施工與上水平煤倉相連的運(yùn)輸石門時，由于巷道開口在煤炭內(nèi)逐漸隨著巷道掘進(jìn)而進(jìn)入硬巖內(nèi)，開口施工是支護(hù)難度大，一般需進(jìn)行二次支護(hù)，而且由于急傾斜煤層傾角大錨桿一般打在煤炭里不能起到有效的支護(hù)而進(jìn)行架金屬支架進(jìn)行支護(hù)。前期在煤炭內(nèi)煤矸通過側(cè)卸式鏟車裝矸轉(zhuǎn)至風(fēng)巷礦車內(nèi)，礦車通過絞車牽引而運(yùn)輸?shù)竭\(yùn)輸大巷內(nèi)再通過機(jī)車運(yùn)輸至矸石山，后期在硬巖內(nèi)，耙矸機(jī)上山(該巷為傾斜巷道，且坡度適應(yīng)皮帶運(yùn)輸)采用絞車提升出矸，安全威脅大。施工過程中環(huán)節(jié)多，人員勞動強(qiáng)度大。

(3)急傾斜煤層施工煤層斜巷時，若從下向上施工，出矸通過下矸間溜槽需打中柱擋板，人員運(yùn)輸中柱擋板困難大，且坡度較大人員行走困難；若從上向下施工雖目前有成功的經(jīng)驗(yàn)可以解決適用中柱擋板但人員上下和材料運(yùn)輸困難都比較大。

4 結(jié)語

通過優(yōu)化后的下煤系統(tǒng)不僅能滿足急傾斜煤層單區(qū)段及以上的采區(qū)，同時在施工時的安全性大大增加，施工過程中難度極大減小，從而降低了人員的勞動強(qiáng)度且不會出現(xiàn)通風(fēng)和瓦斯管理難題，在類似條件礦井具有一定參考價值。

簡學(xué)才(1986.3—),男,四川遂寧人,大學(xué)文化,現(xiàn)在四川省華鎣山煤業(yè)股份有限公司綠水洞煤礦從事采掘技術(shù)工作。