回采工作面巷道布置优化研究

杨绍辉

【摘 要】随着我国经济形势的发展，对煤矿企业提供了越来越高的要求，为了保证煤矿安全和正常生产的需要，尽量降低吨煤费用，提高煤矿企业经济效益，就必须应用先进的科学理论指导生产，为生产服务，提高生产技术水平。

【关键词】回采；巷道布置

0.施工说明

地质说明。该区域内地质构造简单，为一单斜构，造，共有4、6、7、8上、8层五个可采煤层。且4、6层均已采完，8上层在-170标高以上为采空区，-170—-210标高内为东一区8上层右二片回采工作面，正在回采，8层—170标高以上亦为采空区，8上与8层层间距里部为10米左右，外部为20米左右，并且向外逐渐趋于合层，本区内无影响回采工作的大断层，仅有落差在0.2-0.5米之间的小断层，8层煤厚2.2米，倾角14度，顶板为白砂岩，底板亦是白砂岩。

1.优化布置

（1）原方案。皮带道1400米，串车道1300米，下料道利用原一片串车道，东一区8层右二片回采完毕后，从一210石门开始施工皮带道及串车道。这样，矿井综采接续时将后推半年，严重影响了矿井生产的稳步提高，见于这种情况，我们决定对此工作面的巷道布置进一步改革及优化。

（2）新方案。由于综采接续紧张，新方案必须能够保证在综采采完上部8层右二片后，立即投入本面生产，这样8层的掘进工作面就必须受到矿山压力的影响。从回采工作面矿山压力显现的基本规律可以看出随着回采面积的增大，采场应力将重新分布工作面超前支护压力较大，可比原应力rh值高1-3倍，工作面上、下方的残余支承压力的峰值比原应力增高1-2倍，而空区内支承压力值更小，接近于原应力，所以我们对巷道布置的位置及方式进行了合理的选择，以便尽量使巷道处于免压区或减少矿区的影响。

（3）巷道位置。a.巷道距8上层煤层底板垂距。由于该巷道为采区片盘巷道，必须沿8层煤顶板施工。所以，距8上层采底板垂距实际已经确定，即为8上与8层煤间的层间距，平均为6米。b.围岩性质。8层煤层底板为白砂岩，质均且较硬。参考国内一些矿井在煤层底板中施工岩巷的实践经验：在砂岩等坚硬石中，保证巷道稳定的合理垂距为6米，我们所施工巷道距8上层底板垂距基本合理。c.巷道距8上层煤柱边界水平距离s根据《矿山压力及其控制》中提供公式可知：s=zsinβ/sin（a+0）。其中：s为距煤柱边界水平距离m。

由于巷道沿8层煤顶板掘进，所以其垂距Z值等于8上层与8层间距，即Z=6米。所以：S=zsinβ/sin（a+0）=bsin55°/Sin（14+35）=7m。考虑到8上层右三片尚未回采，右二片串车道将做为右三片下料道，必须保留，故必须验证以上计算的水平距离是否在塌陷区内。

根据本局规定，8在开采单一煤层时，取70°。故：β=δ.0.25α=70-0.25×14=66.5°。8层右二片开采后空区陷落，倾斜向下影响8上层的水平距离：L=zckgβ=bxctg66.5°=2.6≈3米。经过上述计算及验证。确定了巷道距煤柱边缘水平距离为7米完全合理。

（1）巷道方位。为了保证该巷道所处位置的合理，尽量减少其采动后对邻近煤层8上层右三片的影响，决定该巷道平行于8上层右二片巷道，即与之同一方位施工。

（2）施工顺序。由8上层右二片里部已经采过（回采位置），所以先由-250大巷做一措施巷，在空巷下掘里部的皮带道及切眼，然后再由外部8层斜下溜子道拉门子向里部施工，掘至上部采面相距50米时停掘（实际相距20米）时停掘，再到里部向外对透。

（3）串车道布。串车道的布置总体思路是利用8上层与8层之间层间距较小，这一方便条件尽量利用8上层右二片串车道。

由于8上层右二片、右三片里均在空区，且右二片串车道里部受二次回采的影响，已无法恢复，所以决定里部重新布置车道，车距8层右二片皮带道18米处8层煤中，由措施巷向里重掘一段长约240米串车道。因此，段8上层中、上、下片盘均已采已采完。所以此段支护加强随着回采及掘进工作推进将逐渐趋于稳定。

外部8上层右三片没有回采，只是右二片正在回采，经过观察对8上层右二片串车道影响不大，采后只需稍加维护即可使用。

（4）支护方式。采区工字钢棚子支护，为了减轻动压影响，采取了缩小断面，加密棚距，永久支护跟迎头，刹帮刹顶等措施。

总之，经过如上论证，确定了新的布置方案，即皮带道在8上层区下，距8上层水平距离7米平行于8上层皮带道，串车道里重新布置，距皮带道18米方位平行于皮带道，外部借助8上层串车道，皮带道与串车道之间每80米做一连络串。

此方案有如下优点：（1）掘进工程量相对减小。（2）可缩短掘进工期。（3）利用皮带运输，可提高掘进速度。（4）借助8上层串车道可少施工860米串车道，从而减少材料费用，等等。

2.经济效果

经过优化后，保证了综采正常接续，避免综采停产2个月，每月至少出4万吨原煤，按局对矿吨煤承包单价计算，将多创产值。

2×4×84×1000=672万元

串车道的优化布置借助于8上层右二片串车道，少掘进巷道860米，积压巷按十个计算，工宇钢租赁费用按23.72元/架，刹杆按27.00元/米计算。所以，共计节约支护材料租赁费：860×（23.72+27.00）×4.73=20.60万元。此次方案优化累计产生效益738.6万元。

3.总结

实践证明，优化施工设计成功，效益显著，节约材料租赁费43.6万元。从宏观上看，由于采取了此次的优化方案，保证了综采的正常接续，确保了矿井的产量完成。

另外，也为我们在未开采的煤层中负压下提前掘进确保接续，缩短开采水平，便于集中生产管理，奠定了基础。