下层巷外错布置技术应用

张天祥

（山西晋城煤业集团沁秀煤业有限公司，山西 晋城 048007）

下层巷外错布置技术应用

张天祥

（山西晋城煤业集团沁秀煤业有限公司，山西 晋城 048007）

摘 要对于厚煤层传统的分层开采方式，在下分层巷道布置时，均把巷道布置在上层巷内侧，即内错布置法。这种布置方式不仅造成大量资源浪费，而且降低了采区回采率。针对传统内错布置法的缺点，岳城煤矿提出了下层巷道外错布置的回采工艺技术，并进行具体实施。结果表明，外错布置提高了煤炭回采率，经济效益显著，为矿井的可持续发展及安全生产奠定了基础。

关键词下层巷；外错布置；应用

1　背 景

20世纪90年代，国内煤矿受当时技术装备水平限制，厚煤层开采工艺主要是分层开采，此工艺是将厚煤层划分为若干个约为3 m（以当时设备技术参数为准）的煤层，采用适合的采煤机、支架、刮板输送机等设备，由上至下逐层回采。但此工艺受顶板管理水平限制，下层工作面布置时，巷道一般内错于上一分层工作面巷道10 m左右，造成下层回采工作面长度不断变短，盘区回采率勉强可达70%，浪费资源的同时影响矿井的服务年限。同时，万吨掘进率高达100 m／万t，掘进任务重，造成矿井抽采掘衔接普遍紧张。

随着我国煤炭开采装备水平的不断提高，新建的大型矿井已基本采用大采高回采工艺，但在一些老矿及井型较小的矿井，受装备水平、资源储量及有关规定限制，分层综采工艺仍被广泛采用。在分层开采工艺前提下，目前采用的下层巷内错布置技术，不仅煤炭资源回收率低，造成煤炭资源浪费，而且导致抽掘采衔接处于紧张局面、经济效益低，无法实现矿井可持续发展。在此情况下，经过调研论证，结合矿井实际，提出了下层巷外错布置回采工艺技术，经过实践，取得了良好的应用效果。

2　矿井概况

岳城煤矿是晋煤集团沁秀公司资源整合的一座高瓦斯生产矿井，年设计能力150万t／a，井田面积为13.806 km2，现开采3＃煤层，煤层厚度为5.04～7.16 m，平均6.11 m.矿井改扩建时，如果采用大采高回采工艺，原整合矿井的井筒、设备、已有巷道等设施不能再用，需要投入大量资金进行改造。由于晋煤集团原有分层综采设备已被逐步替换，在分层综采工艺上有成熟技术和管理经验，结合矿井煤炭储量、生产能力，考虑缩短建设工期、减少投资和盘活晋煤集团现有设备等因素，矿井设计采煤工艺仍采用走向长壁分层综合机械化采煤方法，采空区顶板处理方式为全部垮落法。

3　传统下层工作面巷内错布置技术

该矿1307工作面上分层工作面长180 m，走向可采长度490 m，工作面平均煤层6 m，本分层开采3 m.工作面采用四巷布置，即工作面两侧各布置2条巷道，分别为13071巷、13072巷、13073巷、13074巷。其中，13071巷安装有皮带输送机，担负出煤任务，13073巷铺设有轨道，担负材料运输任务，工作面通风采用“三进一回”通风系统，即13071、13072、13073巷为进风巷，13074巷为回风巷。

布置下层工作面时，传统上是采用内错布置方式，即下层进风巷兼皮带巷布置在13071巷西侧10 m处，下层回风巷兼运料巷布置在13073巷东侧10m处，采用“一进一回”的“U”形通风方式。

1307工作面上下分层巷道布置示意图见图1.

图1　1307工作面上下分层巷道布置示意图

这种布置方式其优点是技术成熟，在顶板管理、瓦斯治理方面不存在制约因素，但是会造成回采工作面变短，资源浪费严重。经测算，仅该下层工作面2条巷道（下层回风巷、下层进风巷）及切眼均内错10 m，煤柱损失15万余t，吨煤售价按500元计算，销售收入损失7 500余万元。

根据岳城矿一盘区上、下工作面布置回采后回收率测算，整个盘区少回收资源约80万t，采区综合回收率约为71%，严重影响矿井的服务年限与可持续发展。

4　下层工作面外错布置技术

高瓦斯矿井下层工作面巷道外错布置时，不但要解决好回采时上层空巷（上层工作面四巷布置，回采后留下2条巷道）和上层煤柱区域内的顶板管理，而且要解决回采时空巷瓦斯治理问题，并要综合考虑设备的运输能力，因此在上层回采时要提前采取相关措施。

4.1巷道布置方式

通过综合考虑矿压显现、通风方式、瓦斯情况、设备能力等各方面因素，结合矿井在顶板管理、瓦斯治理等方面的经验，提出了下分层工作面巷道外错布置方式，即下层面进风巷兼皮带巷布置在13071巷东侧15 m处，回风巷兼运料巷布置在13074巷东侧15 m处，切眼位置不变，使工作面由内错时的150 m延长至210 m.采用此布置巷道方式，不但减少下层巷道掘进工程量，而且减少煤柱留设，提高资源回收率。

1307工作面下分层巷道外错布置示意图见图2.

图2　1307工作面下分层巷道外错布置示意图

4.2上层空巷顶板处理方法

1）上层面回采过程中，在13073、13074巷及联络巷内底板上铺菱形金属网，与采空区金属网、巷帮金属网连成一体，并每100 mm联1道，每道拧够3圈，确保联网质量。

2）在13073、13074巷之间联络巷内金属网下铺设d200 mm×4 000 mm的底层板梁（板梁方向与工作面推进方向一致），间距750 mm，并在金属网上方使用废旧道木或d150 mm×（1 500～2 000）mm的板梁搭木垛，木垛间距不大于1.5 m（其中联络巷口使用d200 mm×4 000 mm的板梁各搭一个封口木垛）。

3）在13073巷内金属网下顺工巷道方向铺设联络巷内交错铺设d200 mm×4 000 mm的底层板梁，间距不大于750 mm，并在板梁上方使用d200 mm× 1 500 mm及d200 mm×4 000 mm搭木垛，木垛间距不大于2 m，即13073巷的木垛实现底板连锁。

上层空巷支护示意图见图3.

图3　上层空巷支护示意图

4）13074巷的处理方法与13073巷相相同，但要保证木垛距联络巷侧煤柱距离约1 m，确保上层回采时的通风系统畅通（图3）。

4.3回采顶板管理技术措施

1）13073、13074巷之间实体煤及巷道附近5个架区域内是压力增大区，该区域的支架必须升紧，并要超前移架，顶板破碎时，采用擦顶移架或隔架移架方式。

2）13073、13074巷区域内的支架要保证与周围支架顶梁保持平整，不得出现台阶状，不得随意降架，防止上方支护木垛垮塌。

3）13073、13074巷区域由于上方为空巷，推溜时，要同时将空巷前后5 m范围内支架推移杆同时顶出，以保证推溜效果。

4）工作面距上层空巷联络巷5 m时，要将支架升紧，保证初撑力达标，并要控制好采高，使支架顺利进入联络巷木垛下方。

5）由于下层工作面回风巷处于受采动影响的实体煤柱，回采期间要超前30m加强支护，保证不少于一梁四柱，并根据现场情况适当加大支护强度。

4.4上层空巷的瓦斯治理

岳城矿属于高瓦斯矿井，虽然采取各种措施提前对煤体进行了瓦斯抽放，但是煤体内还残余大量瓦斯，由于上层回采后顶板垮落形成裂隙，下层煤体的残余瓦斯不断涌入上层裂隙和空巷，这样就造成上层空巷积聚大量瓦斯。

1）工作面下层回风巷掘进时，根据上层回风巷联络巷实际位置要布置钻孔和抽放管路（与矿井原有的抽放系统联通）进行抽采联络巷内、采空区内瓦斯，以提前释放联络巷内、采空区内瓦斯，确保回采安全。

2）回采前在下层面回风巷布置抽放管路（与矿井原有的抽放系统联通），通过蛇形管接入工作面空巷区域，及时对空巷内的瓦斯进行抽放。

3）在工作面空巷区域设置瓦斯检查点，实时掌控瓦斯变化情况。

4.5设备选型

工作面长度加长后，仍采用MG250／600－WD1型采煤机，支架比内错巷道布置工作面增加30架，关键是要对工作面刮板输送机的运输能力进行重新核算确认能否满足要求。经计算后，采用SGZ－764／2×315刮板输送机，保证运输量达标。

5　下层工作面外错布置的实施效果

5.1安全效果

通过采取上述措施，下回层回采期间的顶板、瓦斯等主要技术难题得到较好的解决，整个回采过程中未发生顶板、瓦斯事故。

5.2经济效果

岳城矿下层工作面外错布置，在回采时需对回采过空巷进行顶板处理，共投材料成本380余万元，人工及环节成本120余万元，多回收煤炭资源15余万吨，实现销售收入7 500万元，为企业营业收入7 000万元。

5.3生产衔接效果

下层工作面巷道采用外错布置后，可使采区回收率由原来的71%提高到81%，矿井万吨掘进率降低了15%，有效缓减了矿井采掘衔接紧张局面，为矿井合理摆布采掘衔接，延长矿井寿命提供了保障。另外，针对岳城矿属高瓦斯矿井现状，有效摆布采掘关系，为本煤层、采空区瓦斯抽放赢得了时间，为矿井安全生产及企业实现可持续发展奠定了基础。

6　结束语

对岳城矿下层工作面巷道采用外错布置的全过程进行了分析及实施，通过实际应用，取得了良好的效果，有利于高产高效矿井、精品化矿井建设。

中图分类号：TD263

文献标识码：B

文章编号：1672－0652（2015）02－0024－03

收稿日期：2015－01－16

作者简介：张天祥（1970—），男，山西临猗人，1993年毕业于淮南矿业学院，工程师，主要从事煤矿安全生产管理工作（E－mail）506623917＠qq.com

Application of Outward Staggered Arrangement Technology in Lower Lane

ZHANG Tianxiang

AbstractAiming at the disadvantage of traditional outward staggered arrangement method，puts forward the mining technique of outward staggered arrangement in lower lane and specifically implements in Yueyang coal mine.The results show that outward staggered arrangement improves the coal recovery rate，economical benefit is remarkable，it establishes the foundation for sustainable development and safety production for coal mine.

Key wordsLower lane；Outward staggered arrangement；Application