神南矿区安全高效矿井综采面系统优化分析

刘建浩 苗彦平 王碧清 张建安 李正虎

(陕煤集团神木张家峁矿业有限公司，陕西省神木市，719316)



神南矿区安全高效矿井综采面系统优化分析

刘建浩 苗彦平 王碧清 张建安 李正虎

(陕煤集团神木张家峁矿业有限公司，陕西省神木市，719316)

综采面运输巷(辅运巷和胶运巷)、回风巷与开拓大巷的连接方式对矿井的安全生产和经济效益有重要影响，本文对近水平煤层综采面运输巷及回风巷与开拓大巷的3种连接方式从系统可靠性、资源回收率、工程量和经济技术等方面进行了全面分析，揭示了每种连接方式的利弊及经济技术特征，最终得出经济可靠的连接方式。

高产高效 综采面 辅运巷和胶运巷 连接方式 立交点 搭接点

神府煤田是世界七大煤田之一，煤田内资源储量丰富，地质构造简单，煤层赋存稳定，倾角为1°～3°，属近水平煤层。本文以神南矿区张家峁煤矿综采面运输巷与开拓大巷的3种连接方式为研究对象，旨在探索一种既安全可靠又经济的连接方式，为近水平煤层安全高效开采提供借鉴。

1 综采面运输巷与开拓大巷连接方式

张家峁矿井主采煤层包括2-2煤层、3-1煤层、4-2煤层和5-2煤层，煤层平均厚度分别为9 m、3 m、4 m、6 m，沿各煤层在距井田北部边界300 m处均布置3条大巷，自北向南依次为回风大巷、胶运大巷及辅运大巷，大巷中心距为35 m。各煤层均利用煤层大巷直接布置回采工作面，工作面自煤层南部火烧区边界或井田边界向大巷方向推采。工作面采用3条巷道布置形式，分别为回风巷、胶运巷和辅运巷，其中辅运巷在工作面回采完后保留作为下一个回采工作面的回风巷。综采面胶运巷、辅运巷直接(或通过立交)与大巷相连接，归纳起来工作面巷道与大巷连接有3种方式。尽管各煤层厚度、地质条件不同，工作面运输、通风及设备等参数均不一致，但各煤层工作面运输巷、回风巷与开拓大巷连接方式均可类比，现以4-2煤层及大巷参数为基础，假设3条大巷标高一致且在辅运大巷向南100 m煤层为同一水平煤层(工程量比较以辅运大巷以南100 m为基础比较)的前提下对3种方式予以比较。将工作面辅运巷与辅运大巷、回风联巷与胶、辅运大巷、胶运巷与胶、辅运大巷的立交及搭接点个数定义综采面运输巷和开拓大巷的连接方式。

1.1 “022”连接方式

“022”连接方式指辅运巷通过联巷与辅运大巷连接，辅运巷通过立交跨辅运大巷和胶运大巷与回风大巷连接，胶运巷通过立交跨辅运大巷，至胶运大巷处设计搭接点与胶运大巷连接，如图1所示。

“022”连接方式中带式输送机驱动电机及减速机布置在辅运大巷和胶运大巷立交上方段，明显缩短了回撤通道至辅运大巷之间的距离。末采工作面和初采工作面同时生产时，两个综采面通风系统设计为“两进两回”，系统见图2。另外，在接续工作面安装前首先施工准备工作面回撤通道，至胶运巷后施工准备工作面的回风联巷，在施工准备工作面回撤通道与回风联巷期间利用接续工作面的回风联巷形成通风系统。准备工作面回风联巷与回风大巷贯通形成独立的通风系统，准备工作面胶运巷和辅运巷可正常施工，这种施工顺序可有效解决掘进期间污风流进入大巷造成串联通风现象。

图1 “022”连接方式平面图

图2 “022”连接方式末采、初采、准备工作面通风系统

1.2 “002”连接方式

“002”连接方式指辅运巷与辅运大巷直接连接，胶运巷通过立交跨辅运大巷，至胶运大巷时设计搭接点与胶运大巷连接，同时在胶运巷机头硐室向北设计回风联巷与回风大巷连接，如图3所示。

“002”连接方式中，末采工作面和初采工作面同时生产时，两个综采面通风系统设计为“两进两回”，系统见图4。另外，在接续工作面安装前施工准备工作面回撤通道，至胶运巷后施工准备工作面回风联巷，在施工准备工作面辅回撤通道与回风联巷期间利用接续工作面的回风联巷形成通风系统。准备工作面回风联巷与回风大巷贯通形成独立的通风系统后，准备工作面胶运巷、辅运巷可正常施工，这种施工顺序可有效解决掘进期间污风流进入大巷造成串联通风现象。

图3 “002”连接方式平面图

1.3 “020”连接方式

“020”连接方式指综采面辅运巷通过联巷与辅运大巷连接，辅运巷通过立交跨辅运大巷和胶运大巷与回风大巷连接，形成工作面回风联巷。胶运巷与辅运大巷、胶运大巷采用平交连接，胶运巷带式输送机通过溜煤槽直接与胶运大巷带式输送机搭接，如图5所示。

“020”连接方式中综采面主回撤通道距辅运大巷距离不得小于170 m，与“022”和“002”连接方式相比距离加长的主要原因是带式输送机驱动电机及减速机均布置在辅运大巷南侧，而“022”和“002”连接方式中带式输送机驱动电机及减速机布置在胶、辅运大巷立交上方段。

“020”连接方式中，末采工作面和初采工作面同时生产时，需要在末采工作面1#、2#、3#联巷施工通风设施，使两个工作面均能形成独立的通风系统，如图6所示。

图5 “020”连接方式平面图

图6 “020”连接方式末采、初采、准备工作面通风系统

2 技术经济分析

(1)“020”连接方式设计2个立交，回风联巷跨辅运大巷和胶运大巷立交长均为6.4 m，2个立交掘进及砌碹均为75 m3，钢材耗量5500 kg。该方式自辅运大巷向南100 m至回风大巷总工程量为362 m，其中辅运巷112 m，回风联巷(岩、半煤岩)120 m，胶运巷(半煤岩)及机头硐室(岩巷)130 m。

(2)“022”连接方式设计3个立交和1个搭接点，回风联巷跨辅运大巷和胶运大巷立交、工程量及材料消耗同“020”连接方式。胶运巷跨辅运大巷立交长10.8 m，扩掘及砌碹工程量均为65 m3，钢材耗量4950 kg。胶运巷机头与胶运大巷搭接点长9.8 m，掘进及砌碹工程量均为53 m3，钢材耗量4100 kg。立交及搭接点共掘进及砌碹为118 m3，钢材耗量9050 kg。该方式自辅运大巷向南100 m至回风大巷总工程量为382 m，其中辅运巷112 m，回风联巷(岩、半煤岩)130 m，胶运巷(半煤岩)86 m，机头硐室(岩巷)54 m。

(3)“002”连接方式设计1个立交和1个搭接点，胶运巷跨辅运大巷立交长10.8 m，扩掘及砌碹工程量均为65 m3，钢材耗量4950 kg。胶运巷与胶运大巷搭接点长9.8 m，掘进及砌碹工程量分别为53 m3，钢材耗量4100 kg，立交和搭接点共掘进及砌碹量为118 m3，钢材耗量9050 kg。该方式自辅运大巷向南100 m 至回风大巷总工程量270 m，其中，辅运巷100 m，回风联巷(岩、半煤岩)30 m，胶运巷(半煤岩)86 m，机头硐室(岩、半煤岩)54 m。

表1 3种方式工程量及材料消耗统计表

3 方式对比

(1)“020”连接方式优点为：施工2个立交，立交点扩掘、砌碹工程量及钢材消耗量较小；工作面机头硐室不存在通风不畅问题；胶运巷机头硐室以煤巷为主，施工方便。其缺点包括：工作面回撤通道与辅运大巷之间的保护煤柱较“022”和“002”连接方式增加了50 m；工作面发生火灾等灾变时，短时间内难以实现反风；工作面回风联巷工程量较“002”连接方式大。

(2)“022” 连接方式优点为：工作面回撤通道与辅运大巷之间的保护煤柱较“020”连接方式小；工作面发生火灾等灾变时，容易实现工作面反风。其缺点包括：立交扩掘、砌碹工程量及钢材消耗量最大；为方便电机检修，机头硐室宽度较大，最大宽度为7.4 m；机头硐室通风不畅。

(3)“002” 连接方式优点：工作面回撤通道与辅运大巷之间的保护煤柱较“020”连接方式小；工作面发生火灾等灾变时，容易实现工作面反风；立交掘进、砌碹工程量及钢材消耗量较“022”连接方式小；工作面回风联巷工程量最小；克服了机头硐室通风不畅问题。其缺点是：为方便电机检修，机头硐室宽度较“020”连接方式大，最大宽度为7.4 m。

4 结论

通过上述方式比较可知，3种连接方式在生产系统及施工工艺方面均可行，但每种方式均存在优缺点。

(1)在安全方面，“022”和“002”连接方式较“020”连接方式可靠，当综采面发生火灾、爆炸等灾变事故时，根据需要可快速实现反风。

(2)资源回收方面，“022”和“002”连接方式使每个综采面较“020”连接方式多回收50 m煤柱。

(3)在工程量及经济方面，“002”连接方式回风联巷的工程量较“020”和“022”连接方式小90 m。根据综采面各类巷道造价可知“002”连接方式比“020”连接方式节支45万元，较“022”连接方式节支75万元。

由此可知，综采面运输巷、回风巷和开拓大巷连接方式采用工“002”连接方式从系统可靠性、资源回收率、工程量和经济方面均为最优方案。

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(责任编辑 郭东芝)

Analysis of fully mechanized mining face system optimization in safe and high-efficient mine of Shennan mining area

Liu Jianhao, Miao Yanping, Wang Biqing, Zhang Jian'an, Li Zhenghu

(Shenmu Zhangjiamao Mining Co., Ltd., Shaanxi Coal and Chemical Industry Group Co., Ltd., Shenmu, Shaanxi 719316, China )

The connecting method of transportation roadway, return airway and development main entry of fully mechanized mining face had important influence on safety production and economic effectiveness of mines. The authors proposed and analyzed three connecting methods in fully mechanized mining face of flat seam from several aspects, like system reliability, resource recovery rate, work amount and economic technology, and revealed the advantages and disadvantages of each method and features of economic technology, finally, the authors achieved the better connecting method.

high yield and high efficiency, fully mechanized mining face, auxiliary haulage way and belt transportation roadway, connecting method, intersection, overlap joint

刘建浩，苗彦平，王碧清等. 神南矿区安全高效矿井综采面系统优化分析[J].中国煤炭，2017,43(3)：53-57，88. Liu Jianhao，Miao Yanping, Wang Biqing，et al. Analysis of fully mechanized mining face system optimization in safe and high-efficient mine of Shennan mining area[J]. China Coal,2017,43(3):53-57，88.

TD821.2

A

刘建浩(1986-)，男，陕西清涧人，助理工程师，硕士研究生，毕业于西安科技大学能源学院采矿工程专业，主要从事矿井开采设计工。