急倾斜煤层采区下煤系统优化研究

简学才 伍建国 卓军

(川煤集团广能公司绿水洞煤矿,四川华蓥 638601)

急倾斜煤层采区下煤系统优化研究

简学才 伍建国 卓军

(川煤集团广能公司绿水洞煤矿,四川华蓥 638601)

文章针对急倾斜煤层采区下煤系统复杂、施工困难等问题,详细分析了当前采区下煤系统布置方式,提出了优化方案并进行了效果评价对比,得出了采用下煤眼及煤仓上口的运煤平巷后续连续运输系统解决了目前下煤系统复杂和前期准备周长等问题,为缓解矿井采掘接替提供良好的环境,在急倾斜煤层类似条件矿井采区设计有一定参考价值。

急倾斜 多区段 下煤系统

随着煤矿采掘机械化、自动化水平不断提高，急倾斜煤层采区走向和倾向长度布置也越来越长。当急倾斜煤层采区设计为多个区段时，阶段垂高较大，回采巷道及回采工作面存在煤矸运输系统环节多，系统复杂，施工准备周期长等问题，严重制约矿井采掘接替。为了促进矿井生产接替，推进矿井安全高效发展，急倾斜煤层采区下煤系统优化研究是缩短矿井采区准备时间，尽快实现回采的重要研究课题。

1 急倾斜煤层采区下煤系统现状

急倾斜煤层采区下煤系统主要由布置于运输大巷正上方的采区煤仓以及连通采区煤层和采区回采巷道的运输联络巷、下煤眼组成。目前，运输大巷主要承担运输、行人、通风、排水的任务，当煤层具有突出性时，运输大巷还兼做底板瓦斯抽放巷，故运输大巷一般布置于距煤层法向距离30m左右，这种情况下，急倾斜煤层采区区段顺槽施工以及回采工作面下煤系统主要存在以下三种形式：

一是区段回风顺槽掘进施工的煤矸由回风顺槽底板溜煤眼直接进入煤仓，运输顺槽和工作面煤矸通过运输石门直接进入煤仓。这种下煤系统简单可靠，但该方法只适用于回风顺槽距离煤仓近，且满足下煤眼自溜和反井钻机最大倾斜施工角度要求(一般要求大于60°)，多为采区内布置单区段且区段斜长较短情况。

二是在煤层倾斜方向沿煤层布置运输斜巷连通采区上下区段，在运输斜巷内安装刮板运输机下煤，最后通过采区下部的运输石门直接进入煤仓。该方法适用单区段和多区段采区，但该方法受煤层倾角影响较大，当煤层倾角较大时，顶板管理难度增大，同时煤层斜巷通风及瓦斯管理较为困难，容易造成瓦斯积聚等问题。

三是采区上区段回风顺槽掘进时煤矸通过运输石门进入上水平煤仓，其余作业点煤矸采用第一种下煤形式。该方法适用于单区段和两个区段采区，是目前最主要使用的运煤系统。但该方法中涉及的回风石门、运输石门和煤仓的位置制约了运煤石门的布置，导致石门工程量较大，且存在石门开口段支护难度大，且不能适用于三个或以上区段采区使用，并且同样受运输大巷煤仓位置的限制。

2 下煤系统优化布置方案

为了找到既能适用急倾斜煤层多区段又能适用单区段的下煤系统，其研究优化方案为：从煤仓上口回风顺槽走向施工一条专门运煤平巷(岩巷)，巷内安设刮板运输机运煤，若平巷较长时需刮板运输机后增加短距离运输皮带，再通过回风顺槽的回风联络巷用反井钻机施工直径1.4m的下煤立眼和回风眼各一个。煤炭通过下煤眼后再经运煤平巷的溜子进入煤仓。运煤平巷长度和方位等根据风巷下煤眼的位置和下煤眼坡度来确定。以采区设计三个区段为例，该方法通过在煤仓上口沿煤层走向布置运输平巷，作业点煤矸运输石门底板采用反井钻机施工的下煤眼与运输平巷贯通，煤矸通过运输石门经下煤眼进入运输平巷刮板运输机，最后进入煤仓。该方法解决了煤仓受运输大巷位置限制，下煤眼角度达不到反井钻机倾斜角度难题，同时运输平巷布置于坚硬稳定岩石内，可采采取裸体支护，系统简单可靠，适用于单区段或多区段采取布置。三区段采区下煤系统布置示意图如图1所示。

3 优化方案施工效果比较

3.1 安全性

(1)运煤平巷方案，运输平巷掘进时，灰岩内掘进顶板稳定性好，顶板便于管理，一般不支护；采用反井钻井施工下煤眼节约人力。

(2)施工与上水平煤仓相连的运输石门时，开口处支护困难大，且顶板稳定性差，在支护作业时存在掉矸伤人威胁；后期采用绞车运矸时，安全性较差。

(3)煤层斜巷施工时，煤层斜巷掘进的飞矸伤人威胁较大，人工运输中柱挡板时的不安全因素较多。

3.2 困难程度

(1)施工运煤平巷时，该巷的矸石直接通过P-30B耙矸机装矸和后续短皮带运矸直接入煤仓，煤仓内矸石再通过后续运输进入矸石山。材料运输由于该巷掘进时，巷道为岩巷无支护材料，工具和设备通过运输石门进入该巷。机械利用率高，人员劳动强度不大。施工下煤眼由反井钻机施工，除设备操作司机无其他人员。

(2)施工与上水平煤仓相连的运输石门时，由于巷道开口在煤炭内逐渐随着巷道掘进而进入硬岩内，开口施工是支护难度大，一般需进行二次支护，而且由于急倾斜煤层倾角大锚杆一般打在煤炭里不能起到有效的支护而进行架金属支架进行支护。前期在煤炭内煤矸通过侧卸式铲车装矸转至风巷矿车内，矿车通过绞车牵引而运输到运输大巷内再通过机车运输至矸石山，后期在硬岩内，耙矸机上山(该巷为倾斜巷道，且坡度适应皮带运输)采用绞车提升出矸，安全威胁大。施工过程中环节多，人员劳动强度大。

(3)急倾斜煤层施工煤层斜巷时，若从下向上施工，出矸通过下矸间溜槽需打中柱挡板，人员运输中柱挡板困难大，且坡度较大人员行走困难；若从上向下施工虽目前有成功的经验可以解决适用中柱挡板但人员上下和材料运输困难都比较大。

4 结语

通过优化后的下煤系统不仅能满足急倾斜煤层单区段及以上的采区，同时在施工时的安全性大大增加，施工过程中难度极大减小，从而降低了人员的劳动强度且不会出现通风和瓦斯管理难题，在类似条件矿井具有一定参考价值。

简学才(1986.3—),男,四川遂宁人,大学文化,现在四川省华蓥山煤业股份有限公司绿水洞煤矿从事采掘技术工作。