煤礦開采中的巷道布置和采煤工藝研究

（山西省煤炭工業(yè)廳煤炭資源地質(zhì)局 山西 030045）

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和進(jìn)步，當(dāng)前生產(chǎn)生活的各個(gè)領(lǐng)域?qū)τ诿禾抠Y源的需求量逐漸增加。為了確保煤炭供應(yīng)滿足人們的要求，煤礦企業(yè)需要完善和改進(jìn)各種采煤工藝，進(jìn)而提高煤炭資源的開采效率。需要注意的是，煤礦開采工作需要面臨復(fù)雜的地理環(huán)境，這就意味著在開采過程中容易出現(xiàn)各種安全問題?；诖耍旱V企業(yè)需要合理進(jìn)行巷道布置，保證煤礦開采的安全性。

1.煤礦開采中的巷道布置

作為煤礦開采中的重要渠道，巷道在煤礦精煉、設(shè)備運(yùn)輸、通風(fēng)排水等工作中都具有重要作用。在煤礦開采的具體實(shí)踐中，巷道布置根據(jù)不同的功能效果可以劃分為公共車道和特殊車道，并且兩種不同車道在設(shè)置位置方面也存在更加細(xì)致的劃分?；诖?，煤礦企業(yè)在巷道布置工作之前需要全面分析巷道布局中的煤層結(jié)構(gòu)和煤炭資源分布情況，并針對(duì)不同情況采取相應(yīng)的巷道布置，借以提升煤礦開采的安全性。

(1)近距離煤層的巷道布置

在煤礦開采作業(yè)中，一般煤層之間的間隙和距離都是較小的，這就意味著隨著煤礦開采工作的進(jìn)行，煤層數(shù)量會(huì)逐漸減少，因而不同位置的煤層也會(huì)面臨不同的壓力?；诖?，為了確保煤礦開采作業(yè)的順利進(jìn)行，工作人員需要針對(duì)近距離煤層進(jìn)行合理的巷道布置。在這一工作環(huán)節(jié)中，關(guān)鍵部分在于對(duì)上下煤層結(jié)構(gòu)壓力的布置。具體而言，工作人員針對(duì)上部煤層進(jìn)行開采工作時(shí)，下部煤層的承受壓力將不斷增加，嚴(yán)重時(shí)甚至?xí)a(chǎn)生上部煤層頂板冒落的現(xiàn)象，進(jìn)而給煤礦開采工作帶來巨大的安全隱患。針對(duì)這種情況，工作人員需要優(yōu)化對(duì)于近距離煤層的巷道布置工作，尤其對(duì)于下部煤層而言，需要通過安裝頂板的方式分擔(dān)其產(chǎn)生的壓力，避免上述安全事故的發(fā)生。在這一過程中，工作人員需要使用重疊式布置的方法，即在上下部煤層之間的回采巷道上設(shè)置長度統(tǒng)一的頂板，使整體設(shè)計(jì)更加科學(xué)合理。需要注意的是，針對(duì)近距離煤層的巷道布置工作具有一定的復(fù)雜性和危險(xiǎn)性，工作人員在實(shí)際布置過程中需要嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)計(jì)方案，借以保證后續(xù)工作的穩(wěn)定性和安全性。

(2)多煤層的巷道布置

圖1 多煤層巷道布置圖

在煤礦開采過程中，多煤層中各方面工作的開展都具有較強(qiáng)的復(fù)雜性，這是由于多煤層結(jié)構(gòu)容易受到很多因素的影響。一方面，下部煤層的開采將會(huì)直接影響上部煤層的穩(wěn)定性，進(jìn)而對(duì)后續(xù)開采作業(yè)產(chǎn)生不利影響；另一方面，在過去的幾十年時(shí)間，煤礦開采的力度逐漸增大，這就使大多數(shù)煤層長期處于復(fù)雜且資源相對(duì)枯竭的條件中，加之煤炭資源容易受到環(huán)境方面的影響，因此在煤層支護(hù)過程中各種不合理的支撐結(jié)構(gòu)會(huì)導(dǎo)致煤層承受壓力的不均勻性，進(jìn)而影響后續(xù)的開采工作?；诖?，工作人員在針對(duì)多煤層進(jìn)行巷道布置時(shí)，需要充分考慮各方面的因素，尤其是支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)施的安裝是否科學(xué)合理，并據(jù)此以對(duì)不同的煤層結(jié)構(gòu)進(jìn)行相應(yīng)的布置：對(duì)于第一層的上下區(qū)域，其巷道布置工作需要選擇適當(dāng)?shù)闹ёo(hù)技術(shù)，并保證這種技術(shù)能夠適合施工過程中的道路布局情況，借以實(shí)現(xiàn)加固目的；對(duì)于中間層的區(qū)域，其巷道布置需要充分考慮下部煤層的壓力，并針對(duì)該區(qū)域范圍的生產(chǎn)空間進(jìn)行深化控制，借以滿足煤礦開采的需要以及為后續(xù)的巷道維護(hù)工作提供便利。

(3)高瓦斯煤層的巷道布置

高瓦斯煤層的典型特點(diǎn)在于其中的瓦斯涌現(xiàn)量比較大，這也就意味著在煤礦開采過程中具有較強(qiáng)的危險(xiǎn)性，容易導(dǎo)致各種安全事故的發(fā)生。針對(duì)這種情況，工作人員在高瓦斯煤層的巷道布置工作中，應(yīng)該關(guān)注對(duì)于瓦斯控制通道和礦井通風(fēng)系統(tǒng)的構(gòu)建，借以促進(jìn)瓦斯等有害氣體的排出、提高煤礦開采過程中的安全性。首先，工作人員需要充分考慮到其它煤層區(qū)域巷道的布置情況，并在煤礦中設(shè)置一定形式的解放層，借以強(qiáng)化對(duì)于礦井內(nèi)部的瓦斯控制；其次，在巷道布置工作中，工作人員需要建立一個(gè)完整的瓦斯抽放系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于礦井內(nèi)部瓦斯氣體的及時(shí)抽放，進(jìn)而減少瓦斯帶來的各種安全事故；再次，為了有效加強(qiáng)通風(fēng)效果，工作人員可以采取“一進(jìn)二回”的方式，其中“一進(jìn)”即為增加進(jìn)風(fēng)巷，并將其作為帶式輸送機(jī)巷，“二回”即為軌道運(yùn)料巷和回風(fēng)巷。通過這種方式，高瓦斯煤層的巷道不僅能夠?qū)⒊轱L(fēng)和挖掘煤礦結(jié)合在一起進(jìn)行作業(yè)，還能有效降低生產(chǎn)過程中的安全隱患；最后，工作人員應(yīng)該在巷道中安裝風(fēng)洞，并將碳柱穩(wěn)定在兩個(gè)車道中間，確保后續(xù)泵送工作的順利進(jìn)行。

圖2 高瓦斯煤層通風(fēng)系統(tǒng)

(4)殘煤開采中的巷道布置

由于殘煤的數(shù)量較少，工作人員在開采過程中沒有必要為其開設(shè)新的巷道，而是可以直接利用其他煤層的巷道，這不僅能夠節(jié)約工程建設(shè)成本，而且能夠節(jié)省時(shí)間、提高煤礦開采的效率。需要注意的是，殘煤開采的目的在于提高煤炭資源的利用率，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益?；诖?，工作人員在布置巷道的過程中，也需要充分考慮到煤炭資源回收與巷道布置成本之間的利益關(guān)系。另外，在殘煤開采過程中，工作人員也需要不斷提高安全意識(shí)，一方面針對(duì)巷道進(jìn)行及時(shí)通風(fēng)，另一方面仔細(xì)勘察巷道的內(nèi)部環(huán)境，消除可能存在的各種安全隱患，進(jìn)而降低火災(zāi)事故的發(fā)生概率。

2.煤礦開采中的采煤工藝研究

(1)優(yōu)化煤礦開采中的割煤工藝和裝煤工藝

隨著社會(huì)的不斷進(jìn)步，我國采煤技術(shù)在近百年的發(fā)展過程中實(shí)現(xiàn)了日漸創(chuàng)新。加上現(xiàn)階段各種先進(jìn)技術(shù)的涌現(xiàn)，為煤炭開采技術(shù)的發(fā)展提供了有力支持，也推動(dòng)其呈現(xiàn)了更加多樣化的發(fā)展趨勢。在具體的煤礦開采實(shí)踐中，這種進(jìn)步主要體現(xiàn)在割煤工藝和裝煤工藝的進(jìn)步和優(yōu)化上。

首先，在割煤工作開始之前，工作人員一方面需要針對(duì)礦區(qū)地下水文環(huán)境進(jìn)行細(xì)致考察，并根據(jù)自身的開采需求制定合適的施工開采方案，選擇恰當(dāng)?shù)拿旱V開采技術(shù)，為后續(xù)工作的開展鋪墊良好的基礎(chǔ)。另一方面，工作人員需要針對(duì)采煤過程中需要用到的各種機(jī)器設(shè)備進(jìn)行全面檢查，確保這些設(shè)備處于正常的運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，避免其在后續(xù)使用過程中出現(xiàn)問題。

其次，在進(jìn)行割煤工作時(shí)，相關(guān)技術(shù)人員需要全面監(jiān)督割煤設(shè)備中的滾筒運(yùn)行情況，其中滾筒的向上和向下運(yùn)動(dòng)分別應(yīng)該隨著頂板和底板進(jìn)行。針對(duì)滾筒的向上割煤，工作人員需要及時(shí)清理頂板上的煤渣；針對(duì)滾筒的向下割煤，工作人員需要及時(shí)做好底板整平工作，這樣才能有效避免設(shè)備部件的彎曲變形。另外，針對(duì)礦區(qū)中煤層傾角的大小，工作人員需要采用相應(yīng)的割煤技術(shù)：對(duì)于煤層傾角較小的情況，工作人員應(yīng)該選擇雙向切煤技術(shù)，實(shí)現(xiàn)對(duì)于上下部煤層的同時(shí)切割，這種方式不僅能夠減少工作時(shí)間、降低工作難度，而且能夠在很大程度上提高煤礦開采效率；對(duì)于煤層傾角較大的情況，工作人員應(yīng)該選擇自巷頭到巷尾的單向割煤方法，通過分組的形式避免溜頭向下移動(dòng)，進(jìn)而提高整體的工作效率。

最后，在煤炭切割完成并掉落的過程中，工作人員需要使用到滾筒這一工具，將切割下來的煤炭及時(shí)輸送到刮板輸送機(jī)，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)割煤和裝煤工作的同步進(jìn)行。

(2)正確使用移架操作技術(shù)

在割煤工作完成之后，工作人員需要進(jìn)行移架工作，并且針對(duì)支撐頂板的設(shè)置進(jìn)行更新處理，借以實(shí)現(xiàn)支護(hù)作用的穩(wěn)定性，確保后續(xù)工作開展的安全性。具體而言，對(duì)于新露出的頂板相對(duì)完整的情況，說明其承受的壓力并非很大，此時(shí)工作人員可以合理推遲移架工作，并將支護(hù)設(shè)施的距離控制在五架之內(nèi)；對(duì)于新露出的頂板存在破碎的情況，說明其承受的壓力較大，此時(shí)工作人員可以采用超前支護(hù)法，將支護(hù)設(shè)施的距離保持在二架之內(nèi)，并嚴(yán)格控制支架的移動(dòng)速度。

3.小結(jié)

綜上所述，合理的巷道布置工作和采煤工藝的選擇能夠提高煤礦開采的效率，確保煤礦開采的安全性?；诖?，煤礦企業(yè)一方面需要在開采過程中針對(duì)不同類型的煤層進(jìn)行相應(yīng)的巷道布置，另一方面需要針對(duì)具體情況選擇合適的采煤工藝，以確保煤礦開采的科學(xué)性，實(shí)現(xiàn)煤礦企業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。