关于煤矿开采中巷道布置和采煤工艺的思考

郭小军

（高平市能源局，山西 高平048400）

我国煤矿埋藏普遍较深，大多数通过井工开采来实现的。在煤矿井工开采时，开采的效率和安全性在很大程度上依赖于巷道的布置方式和采煤工艺的选择。巷道的布置方式在很大程度上受到煤层的赋存条件有很大的影响，例如煤层的间距、煤层中瓦斯含量等。若不考虑这些因素布置巷道，则会导致布置的巷道存在很大的安全隐患，不利于正常的使用[1]。虽然综采工艺已经成为了煤矿开采的主要开采工艺，但是其受到地质条件的限制比较大。在某些条件时，例如煤层中夹矸的硬度比较大时，采用综采工艺的效率可能并不高。需要根据煤层的实际赋存情况，采取合适的采煤工艺，来保证生产的效率。因此，在煤矿井下开采中巷道的布置方式与采煤工艺是煤炭资源的高效开采的基础。下面将围绕着几种常见的巷道布置方式和采煤工艺进行展开。

1 煤矿开采中巷道布置方式

巷道是进入煤层的主要通道，其稳定性是保证安全开采的前提。为了保证巷道具有安全使用的特性，而且还满足一定的经济特性，需要根据煤层的赋存条件选择合适的巷道布置方式。下面将重点分析特厚煤层、近距离以及高瓦斯煤层巷道的布置方式。

1.1 厚煤层巷道布置

厚煤层在我国具有丰富的储量，保证厚煤层的安全高效开采对于保证煤炭资源的产量具有重要的意义。在厚煤层开采时，巷道的布置方式十分关键。在回采时多掘的是煤巷，即煤层有多厚，巷道的高度就是多少。然而对于厚煤层和特厚煤层，巷道的高度太大时会引起较多的问题。在巷道的高度增加时，需要的支护设施的要求也会提高，这一方面会增加支护的成本，另一方面还会影响施工的速度。因此，在厚煤层或特厚煤层巷道布置时，需要选择合适的巷道高度。

对于厚煤层或特厚煤层巷道的布置，通常有三种布置方式：进回风巷靠近顶板、进回风巷靠近底板以及运输巷在底板回风巷在顶板。进回风巷都在顶板时，巷道的顶板容易支护，但是底板位于煤层中，在回采时容易产生嵌底现象，严重影响回采的效率；而进回风巷都位于底板时，回采的效率较高，但是当采动影响比较距离时，煤层中的瓦斯会大量涌入到回采巷道中，不利于生产的安全性。

1.2 近距离煤层巷道布置

有的矿区内开采的有多层煤，对于煤层间的距离比较近时称之为近距离煤层，这类煤层在开采时会相互影响。上部煤层的采掘势必会对下部煤层的顶板产生影响，而下部煤层的开采会对上部煤层的底板产生影响。因此，对于近距离煤层巷道布置时一定要注意相应的采动影响范围，从而保证巷道的稳定性。

通常情况下，需要根据煤层开采的实际情况来确定巷道的布置方式，主要有上下煤层回采巷道重叠布置和内错式布置。对于上下煤层回采巷道的重叠布置，需要保证上下巷道的长度一致且在水平方向上位置相同。这种巷道布置方式，巷道的煤柱预留量大幅度减少，但巷道受到采动的影响更加剧烈，需要加强支护。内错式巷道布置指的是上下工作面共用一条运输巷，可以减少运输巷在回采期间的采动影响，但回采期间会出现大量难以回收的煤柱，降低了煤炭的采出率。

由以上分析可知，两种常见的近距离煤层巷道的布置方式都存在一定的缺陷。因此，对于近距离巷道布置时，可以结合沿空留巷的优点来合理的布置巷道。

1.3 高瓦斯煤层巷道布置

瓦斯是煤形成过程中形成的一种有机气体，其主要成分是甲烷。若巷道中的瓦斯达到一定的浓度后，遇到明火后容易发生瓦斯爆炸。随着我国进入了深矿井开采时代，煤层的瓦斯含量也越来越高，对瓦斯的治理也越来越重要。因此，在巷道布置时一定要考虑到瓦斯的涌出情况。也就说在巷道布置时便于在巷道中布置瓦斯抽采系统，从而从根源上抑制煤层中的瓦斯涌出。

对于高瓦斯矿井回采巷道的布置，不仅要能方便抽取本煤层中的瓦斯，还要便于抽取临近层中的瓦斯。一般情况下，需要专用的瓦斯抽采巷来抽采瓦斯。这就要求瓦斯抽采巷要布置在瓦斯涌出量的低的岩层中，以免发生瓦斯爆炸现象[5]。此外，还可以通过一条进风巷两条回风巷的方式来增强通风，有效地稀释风流中的瓦斯浓度，从而杜绝瓦斯爆炸发生的可能性。高瓦斯工作面巷道布置示意图见图1。

图1 高瓦斯工作面巷道布置示意图

2 采煤工艺分析

所谓的采煤工艺指的就是煤矿开采过程中破煤、装煤、支护以及运煤所采用的方式，常见的采煤工艺主要有炮采工艺、普采工艺以及综采工艺。在三种工艺中，综采工艺的应用最为普遍，炮采工艺正处于淘汰的边缘。下面将对这三种工艺的实现过程进行分析。

2.1 综采采煤工艺

综采采煤工艺全称综合机械化采煤工艺，其破煤采用的是大功率采煤机，装煤采用的是刮板输送机，运煤采用的是皮带输送机，支护采用的液压支架。这项工艺的主要优点是实现了煤炭资源的开采完全机械化，大幅度提高了煤炭开采效率，使得年产千万吨级的矿井出现。与此同时，工人的劳动强度较低，单人效率非常高，而且开采时的安全系数相当高。经过多年的发展，已经开发了适于不同煤层赋存条件下的综采采煤工艺，从薄煤层到厚煤层，从近水平煤层到急倾斜煤层。

虽然现在国有煤矿都是采用综采采煤工艺，但是这项工艺的缺点仍然不能忽视。其主要缺点有以下几个方面：

1）综采设备的体型比较大，搬家起来耗时巨大，需要消耗大量的人力和物力。

2）对煤层地质条件的适应性不强，主要体现在对煤层不稳定的情况。

3）对工作面的布置和巷道的布置有着要求，主要体现在巷道的断面要足够大以便于综采设备的运输。

2.2 普采采煤工艺和炮采采煤工艺

普采采煤工艺全称普通化机械采煤工艺，其与综采工艺的最大差别在于支护采用的是单体液压支柱，破煤采用的虽然是采煤机但是功率相对较小。炮采采煤工艺全称爆破法采煤工艺，其与普采采煤工艺的最大差别在于破煤采用的是炸药。与综采采煤工艺相比，这两种采煤工艺的工人劳动强度非常大，主要是在回采完成后单体液压支柱的移动是靠着人工完成的，而综采是通过采煤机拖动的。

由于炮采工艺的工人劳动强度大、安全性低（在爆破时会崩倒单体液压支柱），现在很多矿井已经在逐渐淘汰这项工艺。但是这项工艺可以辅助综采工艺来通过一些特殊的地质构造，例如综采工艺的煤层中夹矸为铁矿石时。若采用采煤机进行破煤时会严重磨损采煤机的截齿，则可以采用打眼放炮崩落铁矿石的方式，以此来减缓采煤机截齿的磨损。

3 结语

在煤矿开采过程中，巷道的布置以及采煤工艺的选择是十分重要的。巷道是进入煤层的主要通道，其稳定性是保证安全开采的前提。为了保证巷道具有安全使用的特性，而且还满足一定的经济特性，需要根据煤层的赋存条件选择合适的巷道布置方式，主要有厚煤层巷道布置、近距离煤层巷道布置以及高瓦斯煤层巷道的布置。所谓的采煤工艺指的就是煤矿开采过程中破煤、装煤、支护以及运煤所采用的方式，常见的采煤工艺主要有炮采工艺、普采工艺以及综采工艺。需要根据采煤过程中的具体情况，灵活运用三种采煤工艺。