基于有效降低掘进率的回采巷道设计

文/李俊峰

经过半个多世纪的改革与发展，我国在煤矿矿井系统简化与集中等方面积累了丰富的经验，巷道布置得到进一步改进，巷道掘进率大幅度下降，取得了巨大的经济效益和社会效益。

在保证安全生产的前提下，积极强化工程设计技术管理，优化回采巷道设计，才能降低掘进率，从而减少掘进投入，降低矿井生产成本。一般来说，降低回采掘进率的巷道布置方式主要有以下几种。

一、沿空留巷

沿空留巷是在上区段工作面回采后，通过加强支护或采用巷旁支护等方法，将区段运输巷保留下来，供下区段工作面开采时作回风巷使用，即一条巷道两次使用。

平煤股份某矿生产的五2-22070工作面机巷沿空留巷作为相邻工作面五2-22050工作面的沿空风巷，五2-22050工作面只掘进机巷和切眼。沿空留巷时，随着五2-22070工作面的推进，为增强巷道的抗压性能，在五2-22070工作面的机巷沿采空区边缘打一排走向单体柱托棚，并将采空区帮用片石（就地取材）背实，以防采空区窜矸到沿空留巷内和采空区自燃；为防止回采时工作面瓦斯超限，在工作面进风口采用风障调节和工作面采空区侧用彩条编织袋封闭。同时，为尽量减少沿空留巷内瓦斯超限，五2-22070工作面回采时，在沿空留巷内保持正常的局部通风，以便定期检查支架变形及受损情况。

五2-22050工作面从根本上消除了沿空掘巷需要掘进的缺点，掘进率仅为53.9m/万t，比沿空掘巷布置方式降低近1/3，有利于上、下区段按正常顺序连续开采和矿井生产集中化，改善了采掘接替关系。

二、对拉工作面布置

区段平巷的双工作面布置，俗称对拉工作面。实质是利用三条区段平巷准备出两个采煤工作面，其生产系统为：中间的区段平巷铺设输送机作为区段运输平巷，上、下工作面的煤炭分别向下、上运到中间运输平巷，由此集中运送到采区上山。由于工作面的煤炭是向上运送，因此下工作面的长度应根据煤层倾角的大小及工作面输送机的能力而定。随着煤层倾角增大，下工作面的长度应比上工作面短一些。

对拉工作面一般适合在非综采、煤层倾角小于15°、顶板中等稳定以上、瓦斯含量不高等条件下使用；巷道断面大小、支护方式在满足安全生产的前提下，可以灵活掌握。

平煤股份某矿生产的己16、17-24112和己16、17-24122高档普采工作面，位于己四采区东翼，己16、17-24090和己16、17-24130工作面之间。为提高煤炭回收率，减少掘进工程量特别是岩巷工程量，设计生产了对拉工作面，其走向长分别为520m和570m，采长150m。两个工作面共用一条运输机巷，上、下工作面风巷均铺设轨道，分别为上、下工作面运送材料及设备等服务；工作面的通风方式为“两进一回”，即己16、17-24122风巷和共用运输机巷进风，己16、17-24112风巷回风。回采时，己16、17-24122工作面滞后，并保持错距5m，错距内沿走向每隔1m架设木垛，加强维护。

与传统的布置方式相比，两个工作面同时开采，共用一条运输机巷，少掘进一条巷道（工程量520m），巷道掘进率降低21.4%；减少了在用设备，使生产集中，便于统一管理。

三、片盘一巷多面的布置方式

工作面片盘主要是为工作面施工存放物料、设备等。条件适宜时，将已回采完毕的工作面片盘维修复新，并沿规定层位向上或向下延伸掘进，与同一区段内的下一个工作面的机巷或风巷贯通，继续用作下一个工作面的机巷片盘或风巷片盘，甚至多个工作面使用。片盘多次复用的布置方式，一般适用于同一区段相邻的工作面或分层开采的工作面，煤层倾角较小，且煤层瓦斯含量不高。

平煤股份某矿二水平戊一采区的戊8、戊9、戊10煤层合层，该矿对戊组煤层分两层开采，为片盘一巷多个工作面使用创造了条件。

该采区东翼的戊8-21131、戊8-21151、戊8-21171、戊8-21191工作面依次相邻，且分别是戊9、10-21132、戊9、10-21152、戊9、10-21172、戊9、10-21192工作面的上分层工作面。1988年，开掘长度150m、锚喷支护的风巷片盘，为首采工作面戊8-21151服务。后经过维修，向上延伸用作戊8-21131工作面机巷片盘，再向下分层延伸用作戊9、10-21132工作面的机巷片盘；原戊8-21151工作面风巷片盘向下延伸用作戊8-21171工作面风巷片盘，继续向下（或下分层）延伸，分别用作戊8-21191工作面和戊9、10-21172工作面的风巷片盘。

这种复用方式，长150m的戊8-21151工作面风巷片盘，服务年限长达12年，服务工作面多达6个，减少巷道掘进工程量近1200m，其中岩巷工程量750m，累计降低回采掘进率17.8%。

四、高瓦斯工作面回风巷简化布置方式

对高瓦斯工作面，需要加强通风和排放采空区瓦斯，在这种情况下，一些矿井采用区段回风巷双巷布置，即靠近采空区的一条回风巷，主要用来排放瓦斯，称为瓦斯尾巷。这种工作面布置方式，多掘进一条等长的瓦斯尾巷，掘进成本增加，掘进率增大；虽有区段保护巷，但维护困难，且增加了联络巷的掘进费用及相应的密闭费用。

在煤层赋存稳定、涌水量不大时，加大巷道断面，可以不开掘瓦斯尾巷，采用回风巷单巷布置。只要加强掘进通风管理，减少漏风，单孔掘进长度一般可达1000m以上。由于通风量大，回风巷断面基本与运输巷相同或略小，一般在12m2以上；巷道断面大，要求采用强度较高的支护材料，根据围岩条件要采用金属梯形支架或金属拱形可缩性支架，条件适宜时，也可采用锚杆支护。

五、长走向、大采长工作面

传统的设计工艺，长壁式工作面单孔掘进长度一般在1000m左右，采长一般在100m左右。适当加大长壁式工作面长度，可以相对减少采区和工作面的数量，实现高度集中生产，提高工作面单产和矿井综合效益。超长工作面长度主要受煤层赋存条件、通风及安全条件和工作面配套设备的装备水平制约。

2000年，平煤股份某矿将三水平丁一采区西翼的两个普通综采工作面简化为一个工作面，设计布置了丁6-31060超长综采工作面，其走向长2500m，采长260m。该超长工作面比普通工作面少掘进一条巷道，掘进率减少24.5%；节约一条保护煤柱，多采煤炭5.6万t。

煤矿井下巷道布置系统设计，必须贯彻执行国家有关煤炭工业的技术政策和煤矿安全生产的有关规定，建立完善通风、运输、供电系统，在保证安全、生产的前提下减少工程量和巷道维护量，降低掘进率，并为采用新技术、新工艺，发展采煤机械化、综合机械化、自动化创造条件。