论文部分内容阅读
[摘要]煤矿开采注重的是开采效率，成本和安全性，在开采过程中应根据所采煤矿的特性来选择合理的巷道布置形式。文章结合生产实际，以一些具有代表性矿区的煤矿开采巷道布置形式，谈谈煤矿开采巷道布置的方法和采煤工艺技术。
[关键词]煤矿开采 巷道布置 采煤工艺
[中图分类号] P618.11 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-50-1
1引言
我国产煤量世界第一，而采煤技术水平却参差不齐。采煤技术说白了就是采、掘、运、支的技术，但煤系形成过程中，由于地壳运动、河流冲刷等等地质原因，造成各个煤区赋存条件差异巨大，开采环境也是各不相同，如何在不同的开采环境下，采取合理的巷道布置、支护形式以及相关技术措施来提高煤炭资源回收率，提高采煤效率，降低采煤工人劳动强度，确保采煤过程中的安全性，是采煤技术的目的和意义所在。
2不同煤系的巷道布置形式
2.1近距离煤层
近距离煤层是指上下相邻煤层间隔距离小，当上层开采时，下部煤层顶板收到上层开采的影响，上部煤层开采后遗留煤柱也会在底板形成压力，使上部煤层极容易产生顶板冒落，因此其巷道布置形式必须具有一定的针对性。首先，如果采用重叠式布置，即在下部煤区与上部煤区之间的回采巷道在平面上重叠布置，上下煤层工作面的长度相等，这样可以使上下层之间不留煤柱，减少了煤的损失，但是这样做的缺点也非常突出，一是下层回采巷道的施工难度很大，二是下层安全性较差，反观内错式布置，下层回采巷道布置在上层工作面内侧，区段之间形成正梯形的煤柱，虽然煤柱损失了一定的煤，但是下部煤区开采效率会增加很多。综上所述，应该采取的最佳方法是，在上部煤层应用单孔送巷，采用沿空留巷的布置形式，然后在进行巷道开挖，到达开切眼位置后，应挖掘形成与下部煤层开切眼位置相通巷道，以下部煤层开切眼作为边界来输送煤矿。其次是巷道的断面设计，应满足专用空间小，震动小等特点，可采用机轨合一的形式，采用金属可缩型支架进行支护。这种布置形式也叫做回采巷道布置形式，它的特点是可以在两个开采面同时进行回采，缓解采煤工作面紧张的情况，增加了回采速度从而提高了采煤效率。
2.2多煤层
多煤层相邻两层类似于近距离煤层，但也有它的特点，多煤层开采巷道布置要考虑的因素概括起来约 3 个方面，一是下部任意一层开采时岩层移动对上部煤层巷道稳定性影响大小，二是所采煤层前支撑压力的影响，三是支撑压力沿底板的传递方式和方向。现假定煤层为三层，分别设置三条上山，两条岩石上山和一条煤层上山，上山巷道应用煤柱保护，以下图1为例进行煤柱留设。第一层上下区段巷道进行加强支护，第二煤层位于中部，对下部形成的压力较大，煤柱宽度应加以控制，宽度可设置为 20米以下，一则减少煤损失，二则满足巷道维护和生产空间要求，第三层采取如前文所述的内错式布置，错距控制在 7.5 米以上，控制好巷道围岩的变形，但缺点是煤柱宽度较大，造成煤炭的损失。
2.3高瓦斯煤层巷道布置
高瓦斯煤矿因瓦斯涌出量大，必须建立瓦斯抽放系统，随时进行瓦斯抽放。在巷道布置过程中，应对瓦斯量大的煤层设置解放层，可选择瓦斯含量相对较低的煤层作为解放层，先开采好解放层设置好瓦斯抽放巷，解放层为了适应瓦斯的抽放必须有良好的通风效果，可采用一进二回的通风方式，并增加进风巷兼做为带式输送机巷，另外 2 条巷道为轨道运料巷和专用回风尾巷，两条巷之间应留有煤柱。这样设置就可以再抽放巷进行抽放钻场，可边抽边掘，提高了挖掘进度，减少了瓦斯超限问题，消除了开采过程中的安全隐患。
3采煤工艺技术
采煤工艺技术在我国发展时间是比较长的，主要有普通机械化和综合机械化采煤设备和工艺，代表性的设备有无链牵引双滚筒采煤机，双速、侧卸、封底式刮板输送机和 π 型长钢梁支护顶板等。机械化采煤使得采煤技术向着高产高效、自动安全方向发展。文章主要对综采工艺技术进行分析。
综采割煤多采用滚筒式采煤机和刨煤机进行破煤和装煤。而现有的滚筒式割煤机以可调高式双滚筒采煤机应用最为广泛，在煤层相对平缓时，它可在上行或下行的过程中，对煤层上下两个平面同时进行割煤，即顶煤和低煤一次割完。割下来的煤因滚筒旋转抛送直接落入刮板输送机，实现割煤、装煤一体化，自动化。但在采煤过程中值得注意的是，操作工要及时调整滚筒升降幅度，做到割顶作业时将顶煤割净，底割作业则应追求底板的平整度，并保证煤壁的平直度。在煤层倾角较大时，可转换为单向割煤作业，由巷尾往头巷进行割煤，割完后由头巷以空刀形式返回下尾巷。相较滚筒式采煤机，过去常用的刨煤机，包括现在在小型煤矿或薄煤层矿内仍有使用，虽然在造价和检修上较滚筒式采煤机有一定的灵活性，但其生产效率要远远低于滚筒式割煤机，且不适合采高较大的情况。
运煤一般是从刮板输送机由工作面经送煤巷中的桥式转载机或可伸缩式输送机运出综采工作面的。
工作面的支护和空采取处理虽不能产生直接效益，确是必做工作。
现代的技术一般是使用液压支架自行完成对工作面顶板的支撑、切顶、挡矸和采空区处理等工序。对于周期压力大和直接顶稳定性较好的顶板可采用滞后支护的方式，反之则需要进行及时支护。进行滞后支护，移驾可滞后采煤机后滚筒 5架左右，但应根据现场的压力情况、顶板破碎情况酌情考虑减少滞后量。进行及时支护时，工作面一般采用手动邻架，新暴露顶板支护采取单架依次顺序移驾方式，移动步距应与截深相等；在采煤机动作完成后立即移驾对新暴露的顶板进行支护。值得注意的是，采煤机的运行速度肯定比移驾的速度要快，进行及时支护必须考虑其速度差，适当降低采煤速度匹配移驾。对于煤矿顶板比较破碎或顶板受压严重下沉时，一定要加强对顶板状态的监控并采取相应的应急措施，如利用平衡千斤顶增加顶梁支护力等等。在端头支架移动之前，应对伞檐位置进行检查是否存在活石或零皮等安全隐患，并采取措施消除隐患，清理支架座附近矸石与浮煤。
4结束语
煤矿开采巷道布置和采煤技术的提高对采煤效率和安全性提高有着至关重要的作用，希望本文能够为采煤领域提供一定的借鉴作用。
参考文献
[1]刘贵海.煤矿开采的巷道布置与采煤工艺技术[J].科技风，2012（22）：138.
[2]曲晓明.优化巷道布置推动煤矿开采效率的提升[J].中国科技纵横，2011，（16）：262-262.
[关键词]煤矿开采 巷道布置 采煤工艺
[中图分类号] P618.11 [文献码] B [文章编号] 1000-405X（2015）-3-50-1
1引言
我国产煤量世界第一，而采煤技术水平却参差不齐。采煤技术说白了就是采、掘、运、支的技术，但煤系形成过程中，由于地壳运动、河流冲刷等等地质原因，造成各个煤区赋存条件差异巨大，开采环境也是各不相同，如何在不同的开采环境下，采取合理的巷道布置、支护形式以及相关技术措施来提高煤炭资源回收率，提高采煤效率，降低采煤工人劳动强度，确保采煤过程中的安全性，是采煤技术的目的和意义所在。
2不同煤系的巷道布置形式
2.1近距离煤层
近距离煤层是指上下相邻煤层间隔距离小，当上层开采时，下部煤层顶板收到上层开采的影响，上部煤层开采后遗留煤柱也会在底板形成压力，使上部煤层极容易产生顶板冒落，因此其巷道布置形式必须具有一定的针对性。首先，如果采用重叠式布置，即在下部煤区与上部煤区之间的回采巷道在平面上重叠布置，上下煤层工作面的长度相等，这样可以使上下层之间不留煤柱，减少了煤的损失，但是这样做的缺点也非常突出，一是下层回采巷道的施工难度很大，二是下层安全性较差，反观内错式布置，下层回采巷道布置在上层工作面内侧，区段之间形成正梯形的煤柱，虽然煤柱损失了一定的煤，但是下部煤区开采效率会增加很多。综上所述，应该采取的最佳方法是，在上部煤层应用单孔送巷，采用沿空留巷的布置形式，然后在进行巷道开挖，到达开切眼位置后，应挖掘形成与下部煤层开切眼位置相通巷道，以下部煤层开切眼作为边界来输送煤矿。其次是巷道的断面设计，应满足专用空间小，震动小等特点，可采用机轨合一的形式，采用金属可缩型支架进行支护。这种布置形式也叫做回采巷道布置形式，它的特点是可以在两个开采面同时进行回采，缓解采煤工作面紧张的情况，增加了回采速度从而提高了采煤效率。
2.2多煤层
多煤层相邻两层类似于近距离煤层，但也有它的特点，多煤层开采巷道布置要考虑的因素概括起来约 3 个方面，一是下部任意一层开采时岩层移动对上部煤层巷道稳定性影响大小，二是所采煤层前支撑压力的影响，三是支撑压力沿底板的传递方式和方向。现假定煤层为三层，分别设置三条上山，两条岩石上山和一条煤层上山，上山巷道应用煤柱保护，以下图1为例进行煤柱留设。第一层上下区段巷道进行加强支护，第二煤层位于中部，对下部形成的压力较大，煤柱宽度应加以控制，宽度可设置为 20米以下，一则减少煤损失，二则满足巷道维护和生产空间要求，第三层采取如前文所述的内错式布置，错距控制在 7.5 米以上，控制好巷道围岩的变形，但缺点是煤柱宽度较大，造成煤炭的损失。
2.3高瓦斯煤层巷道布置
高瓦斯煤矿因瓦斯涌出量大，必须建立瓦斯抽放系统，随时进行瓦斯抽放。在巷道布置过程中，应对瓦斯量大的煤层设置解放层，可选择瓦斯含量相对较低的煤层作为解放层，先开采好解放层设置好瓦斯抽放巷，解放层为了适应瓦斯的抽放必须有良好的通风效果，可采用一进二回的通风方式，并增加进风巷兼做为带式输送机巷，另外 2 条巷道为轨道运料巷和专用回风尾巷，两条巷之间应留有煤柱。这样设置就可以再抽放巷进行抽放钻场，可边抽边掘，提高了挖掘进度，减少了瓦斯超限问题，消除了开采过程中的安全隐患。
3采煤工艺技术
采煤工艺技术在我国发展时间是比较长的，主要有普通机械化和综合机械化采煤设备和工艺，代表性的设备有无链牵引双滚筒采煤机，双速、侧卸、封底式刮板输送机和 π 型长钢梁支护顶板等。机械化采煤使得采煤技术向着高产高效、自动安全方向发展。文章主要对综采工艺技术进行分析。
综采割煤多采用滚筒式采煤机和刨煤机进行破煤和装煤。而现有的滚筒式割煤机以可调高式双滚筒采煤机应用最为广泛，在煤层相对平缓时，它可在上行或下行的过程中，对煤层上下两个平面同时进行割煤，即顶煤和低煤一次割完。割下来的煤因滚筒旋转抛送直接落入刮板输送机，实现割煤、装煤一体化，自动化。但在采煤过程中值得注意的是，操作工要及时调整滚筒升降幅度，做到割顶作业时将顶煤割净，底割作业则应追求底板的平整度，并保证煤壁的平直度。在煤层倾角较大时，可转换为单向割煤作业，由巷尾往头巷进行割煤，割完后由头巷以空刀形式返回下尾巷。相较滚筒式采煤机，过去常用的刨煤机，包括现在在小型煤矿或薄煤层矿内仍有使用，虽然在造价和检修上较滚筒式采煤机有一定的灵活性，但其生产效率要远远低于滚筒式割煤机，且不适合采高较大的情况。
运煤一般是从刮板输送机由工作面经送煤巷中的桥式转载机或可伸缩式输送机运出综采工作面的。
工作面的支护和空采取处理虽不能产生直接效益，确是必做工作。
现代的技术一般是使用液压支架自行完成对工作面顶板的支撑、切顶、挡矸和采空区处理等工序。对于周期压力大和直接顶稳定性较好的顶板可采用滞后支护的方式，反之则需要进行及时支护。进行滞后支护，移驾可滞后采煤机后滚筒 5架左右，但应根据现场的压力情况、顶板破碎情况酌情考虑减少滞后量。进行及时支护时，工作面一般采用手动邻架，新暴露顶板支护采取单架依次顺序移驾方式，移动步距应与截深相等；在采煤机动作完成后立即移驾对新暴露的顶板进行支护。值得注意的是，采煤机的运行速度肯定比移驾的速度要快，进行及时支护必须考虑其速度差，适当降低采煤速度匹配移驾。对于煤矿顶板比较破碎或顶板受压严重下沉时，一定要加强对顶板状态的监控并采取相应的应急措施，如利用平衡千斤顶增加顶梁支护力等等。在端头支架移动之前，应对伞檐位置进行检查是否存在活石或零皮等安全隐患，并采取措施消除隐患，清理支架座附近矸石与浮煤。
4结束语
煤矿开采巷道布置和采煤技术的提高对采煤效率和安全性提高有着至关重要的作用，希望本文能够为采煤领域提供一定的借鉴作用。
参考文献
[1]刘贵海.煤矿开采的巷道布置与采煤工艺技术[J].科技风，2012（22）：138.
[2]曲晓明.优化巷道布置推动煤矿开采效率的提升[J].中国科技纵横，2011，（16）：262-262.