關(guān)于煤礦開采中巷道布置和采煤工藝的思考

郭小軍

（高平市能源局，山西 高平048400）

我國煤礦埋藏普遍較深，大多數(shù)通過井工開采來實現(xiàn)的。在煤礦井工開采時，開采的效率和安全性在很大程度上依賴于巷道的布置方式和采煤工藝的選擇。巷道的布置方式在很大程度上受到煤層的賦存條件有很大的影響，例如煤層的間距、煤層中瓦斯含量等。若不考慮這些因素布置巷道，則會導(dǎo)致布置的巷道存在很大的安全隱患，不利于正常的使用[1]。雖然綜采工藝已經(jīng)成為了煤礦開采的主要開采工藝，但是其受到地質(zhì)條件的限制比較大。在某些條件時，例如煤層中夾矸的硬度比較大時，采用綜采工藝的效率可能并不高。需要根據(jù)煤層的實際賦存情況，采取合適的采煤工藝，來保證生產(chǎn)的效率。因此，在煤礦井下開采中巷道的布置方式與采煤工藝是煤炭資源的高效開采的基礎(chǔ)。下面將圍繞著幾種常見的巷道布置方式和采煤工藝進(jìn)行展開。

1 煤礦開采中巷道布置方式

巷道是進(jìn)入煤層的主要通道，其穩(wěn)定性是保證安全開采的前提。為了保證巷道具有安全使用的特性，而且還滿足一定的經(jīng)濟(jì)特性，需要根據(jù)煤層的賦存條件選擇合適的巷道布置方式。下面將重點分析特厚煤層、近距離以及高瓦斯煤層巷道的布置方式。

1.1 厚煤層巷道布置

厚煤層在我國具有豐富的儲量，保證厚煤層的安全高效開采對于保證煤炭資源的產(chǎn)量具有重要的意義。在厚煤層開采時，巷道的布置方式十分關(guān)鍵。在回采時多掘的是煤巷，即煤層有多厚，巷道的高度就是多少。然而對于厚煤層和特厚煤層，巷道的高度太大時會引起較多的問題。在巷道的高度增加時，需要的支護(hù)設(shè)施的要求也會提高，這一方面會增加支護(hù)的成本，另一方面還會影響施工的速度。因此，在厚煤層或特厚煤層巷道布置時，需要選擇合適的巷道高度。

對于厚煤層或特厚煤層巷道的布置，通常有三種布置方式：進(jìn)回風(fēng)巷靠近頂板、進(jìn)回風(fēng)巷靠近底板以及運(yùn)輸巷在底板回風(fēng)巷在頂板。進(jìn)回風(fēng)巷都在頂板時，巷道的頂板容易支護(hù)，但是底板位于煤層中，在回采時容易產(chǎn)生嵌底現(xiàn)象，嚴(yán)重影響回采的效率；而進(jìn)回風(fēng)巷都位于底板時，回采的效率較高，但是當(dāng)采動影響比較距離時，煤層中的瓦斯會大量涌入到回采巷道中，不利于生產(chǎn)的安全性。

1.2 近距離煤層巷道布置

有的礦區(qū)內(nèi)開采的有多層煤，對于煤層間的距離比較近時稱之為近距離煤層，這類煤層在開采時會相互影響。上部煤層的采掘勢必會對下部煤層的頂板產(chǎn)生影響，而下部煤層的開采會對上部煤層的底板產(chǎn)生影響。因此，對于近距離煤層巷道布置時一定要注意相應(yīng)的采動影響范圍，從而保證巷道的穩(wěn)定性。

通常情況下，需要根據(jù)煤層開采的實際情況來確定巷道的布置方式，主要有上下煤層回采巷道重疊布置和內(nèi)錯式布置。對于上下煤層回采巷道的重疊布置，需要保證上下巷道的長度一致且在水平方向上位置相同。這種巷道布置方式，巷道的煤柱預(yù)留量大幅度減少，但巷道受到采動的影響更加劇烈，需要加強(qiáng)支護(hù)。內(nèi)錯式巷道布置指的是上下工作面共用一條運(yùn)輸巷，可以減少運(yùn)輸巷在回采期間的采動影響，但回采期間會出現(xiàn)大量難以回收的煤柱，降低了煤炭的采出率。

由以上分析可知，兩種常見的近距離煤層巷道的布置方式都存在一定的缺陷。因此，對于近距離巷道布置時，可以結(jié)合沿空留巷的優(yōu)點來合理的布置巷道。

1.3 高瓦斯煤層巷道布置

瓦斯是煤形成過程中形成的一種有機(jī)氣體，其主要成分是甲烷。若巷道中的瓦斯達(dá)到一定的濃度后，遇到明火后容易發(fā)生瓦斯爆炸。隨著我國進(jìn)入了深礦井開采時代，煤層的瓦斯含量也越來越高，對瓦斯的治理也越來越重要。因此，在巷道布置時一定要考慮到瓦斯的涌出情況。也就說在巷道布置時便于在巷道中布置瓦斯抽采系統(tǒng)，從而從根源上抑制煤層中的瓦斯涌出。

對于高瓦斯礦井回采巷道的布置，不僅要能方便抽取本煤層中的瓦斯，還要便于抽取臨近層中的瓦斯。一般情況下，需要專用的瓦斯抽采巷來抽采瓦斯。這就要求瓦斯抽采巷要布置在瓦斯涌出量的低的巖層中，以免發(fā)生瓦斯爆炸現(xiàn)象[5]。此外，還可以通過一條進(jìn)風(fēng)巷兩條回風(fēng)巷的方式來增強(qiáng)通風(fēng)，有效地稀釋風(fēng)流中的瓦斯?jié)舛?，從而杜絕瓦斯爆炸發(fā)生的可能性。高瓦斯工作面巷道布置示意圖見圖1。

圖1 高瓦斯工作面巷道布置示意圖

2 采煤工藝分析

所謂的采煤工藝指的就是煤礦開采過程中破煤、裝煤、支護(hù)以及運(yùn)煤所采用的方式，常見的采煤工藝主要有炮采工藝、普采工藝以及綜采工藝。在三種工藝中，綜采工藝的應(yīng)用最為普遍，炮采工藝正處于淘汰的邊緣。下面將對這三種工藝的實現(xiàn)過程進(jìn)行分析。

2.1 綜采采煤工藝

綜采采煤工藝全稱綜合機(jī)械化采煤工藝，其破煤采用的是大功率采煤機(jī)，裝煤采用的是刮板輸送機(jī)，運(yùn)煤采用的是皮帶輸送機(jī)，支護(hù)采用的液壓支架。這項工藝的主要優(yōu)點是實現(xiàn)了煤炭資源的開采完全機(jī)械化，大幅度提高了煤炭開采效率，使得年產(chǎn)千萬噸級的礦井出現(xiàn)。與此同時，工人的勞動強(qiáng)度較低，單人效率非常高，而且開采時的安全系數(shù)相當(dāng)高。經(jīng)過多年的發(fā)展，已經(jīng)開發(fā)了適于不同煤層賦存條件下的綜采采煤工藝，從薄煤層到厚煤層，從近水平煤層到急傾斜煤層。

雖然現(xiàn)在國有煤礦都是采用綜采采煤工藝，但是這項工藝的缺點仍然不能忽視。其主要缺點有以下幾個方面：

1）綜采設(shè)備的體型比較大，搬家起來耗時巨大，需要消耗大量的人力和物力。

2）對煤層地質(zhì)條件的適應(yīng)性不強(qiáng)，主要體現(xiàn)在對煤層不穩(wěn)定的情況。

3）對工作面的布置和巷道的布置有著要求，主要體現(xiàn)在巷道的斷面要足夠大以便于綜采設(shè)備的運(yùn)輸。

2.2 普采采煤工藝和炮采采煤工藝

普采采煤工藝全稱普通化機(jī)械采煤工藝，其與綜采工藝的最大差別在于支護(hù)采用的是單體液壓支柱，破煤采用的雖然是采煤機(jī)但是功率相對較小。炮采采煤工藝全稱爆破法采煤工藝，其與普采采煤工藝的最大差別在于破煤采用的是炸藥。與綜采采煤工藝相比，這兩種采煤工藝的工人勞動強(qiáng)度非常大，主要是在回采完成后單體液壓支柱的移動是靠著人工完成的，而綜采是通過采煤機(jī)拖動的。

由于炮采工藝的工人勞動強(qiáng)度大、安全性低（在爆破時會崩倒單體液壓支柱），現(xiàn)在很多礦井已經(jīng)在逐漸淘汰這項工藝。但是這項工藝可以輔助綜采工藝來通過一些特殊的地質(zhì)構(gòu)造，例如綜采工藝的煤層中夾矸為鐵礦石時。若采用采煤機(jī)進(jìn)行破煤時會嚴(yán)重磨損采煤機(jī)的截齒，則可以采用打眼放炮崩落鐵礦石的方式，以此來減緩采煤機(jī)截齒的磨損。

3 結(jié)語

在煤礦開采過程中，巷道的布置以及采煤工藝的選擇是十分重要的。巷道是進(jìn)入煤層的主要通道，其穩(wěn)定性是保證安全開采的前提。為了保證巷道具有安全使用的特性，而且還滿足一定的經(jīng)濟(jì)特性，需要根據(jù)煤層的賦存條件選擇合適的巷道布置方式，主要有厚煤層巷道布置、近距離煤層巷道布置以及高瓦斯煤層巷道的布置。所謂的采煤工藝指的就是煤礦開采過程中破煤、裝煤、支護(hù)以及運(yùn)煤所采用的方式，常見的采煤工藝主要有炮采工藝、普采工藝以及綜采工藝。需要根據(jù)采煤過程中的具體情況，靈活運(yùn)用三種采煤工藝。