顺槽巷道底煤留设厚度

康志强　秦云龙　高　洁　王生俊　高宗明

(汾西矿业集团公司柳湾煤矿)



顺槽巷道底煤留设厚度

康志强秦云龙高洁王生俊高宗明

(汾西矿业集团公司柳湾煤矿)

摘要针对柳湾煤矿J1107厚煤层掘进工作面顺槽巷道底鼓、顶板破碎、掘进效率慢等问题，采用调整巷道留设底煤厚度方法对其进行处理。研究结果表明：巷道底煤留设300 mm厚度不仅控制了巷道围岩变形，而且加快了掘进速度，降低了巷道掘进支护成本，经济效益明显。

关键词厚煤层底鼓底煤留设厚度掘进速度支护成本

随着开采深度的增加，自重应力场和构造应力场对巷道围岩的叠加作用将进一步加强。煤层掘进、开采之后，顶底板岩层的应力场发生变化，导致巷道顶底板围岩变形破坏。对于一般巷道而言，通常采用高强度、高预应力、让压支护技术可有效控制巷道围岩变形[1-5]，但针对综放工作面顺槽巷道在考虑合理支护方案的前提下，还需从多方面重点研究巷道位置布置，力求降低深部强采动带来的高支撑压力影响，使巷道处于轻易维护的次生应力环境中。

山西汾西柳湾煤矿隶属于山西焦煤集团，位于山西省孝义市西南，交通较方便。柳湾井田位于霍西煤田北端，矿井煤炭资源丰富，含煤11～15层，矿井现采用+880 m水平开采9#、10#、11#煤层。J1107顺槽巷道所掘煤层为11#煤，埋深126～279 m，南部较深，北部较浅，煤层结构复杂，含4～6层夹矸，夹矸厚0.02～0.2 m，煤层厚4.2～5.8 m，平均4.8 m，煤层倾角2°～5°，平均约3°，属近稳定水平煤层。老顶为厚5 m的K2灰岩，致密坚硬，抗压强度92 MPa；直接顶为厚1.6 m 的页岩，往北逐渐变为2.24 m；直接底为厚5 m 的高岭土泥岩，深灰色、性脆，遇水变软膨胀，抗压强度14 MPa。巷道为矩形断面，巷高3 m、宽4.2 m，采用锚网索联合支护形式。J1107巷道工作面长1 622 m，工作面内小窑空巷多，经揭露可知，小窑巷道多采用房柱式开采，采空区悬空顶板压力作用于留设煤柱之上，造成掘进的11#煤巷道局部地段压力集中，11#煤底板直接底抗压强度远低于11#煤及顶板抗压强度，导致底板易鼓起。为避免该巷道在后期使用过程中因底鼓影响正常生产，故对该巷道底煤的留设厚度进行探究。

1巷道底煤留设厚度分析

(1)巷道底煤留设厚度300 mm。J1107材料巷工作面掘进至520 m处，巷道留设厚300 mm底煤掘进。在该段巷道中，综掘机及其余机电设备能够在额定功率内正常运转，确保了机电设备的使用寿命，设备维护费用低，工人劳动强度低，每个生产班掘进进尺5 m，保证了掘进效率。在掘进过程中，顶板完好，无顶板破碎漏顶现象。经统计，在掘进完1个月后，该段巷道顶底板移近量30～80 mm，两帮移近量20～50 mm。但当巷道掘进遇地质特征变化时，调整不及时可能造成巷道截割11#煤顶底板，对巷道支护参数、支护形式造成一定的影响。

(2)巷道底煤留设厚度600 mm。J1107材料巷工作面掘进至520～610 m时，巷道留设厚600～900 mm底煤掘进。当巷道掘进遇地质特征变化时，可调整的空间较大，可避免截割11#煤顶底板对巷道支护参数、支护形式造成影响。由于底煤留设较厚，造成大量资源的浪费，且在掘进过程中，经常出现顶板破碎漏顶等现象，给生产带来了安全隐患。经统计，在掘进完1个月后，巷道多处顶板吊包，顶板下沉量300～500 mm，由于存在顶板压力现象，两帮移近量达230 mm，需进行抖顶维护，造成了人力物力的严重浪费。

(3)巷道不留设底煤。J1107材料巷工作面掘进至875～967 m时，巷道沿底板掘进，不留设底煤，可确保综采回采时提高资源回收率，避免资源浪费。在巷道掘进过程中，顶板完好，无顶板破碎漏顶现象。由于小窑空巷积水及巷道打钻水流的影响，巷道底板高岭土泥岩遇水膨胀，导致工作面综掘机陷入高岭土泥岩，前进、后退均较困难，平均每掘进1 m需在综掘机下垫11根规格为(长×宽×高)1.2 m×0.2 m×0.1 m的道木，且机电设备高负荷运转，缩短了设备使用寿命，增加了维护成本。在该段巷道掘进过程中，由于综掘机运行困难，增加了工人的劳动强度，且每个生产班仅能掘进3 m，导致巷道掘进速度缓慢。经统计，在掘进完巷道1个月后，由于顶部9#空巷煤柱压力传递及采动后造成顶、帮压力作用于巷道内，11#煤底板抗压强度较低，巷道多处底鼓量高达500～800 mm，导致底板不平整，巷道高度不够，影响巷道的正常运输，需安排多个生产班对该段巷道进行起底维护，影响了正常生产。在回采过程中，造成了拉支架困难。由于工作面回采时高岭土泥岩混入煤中一并被运出，给洗煤带来了很大困难，增加了煤炭灰分，降低了煤质。

2经济效益分析

巷道底煤留设厚度为600 mm时，造成大量资源浪费。巷道底煤留设厚度为300，0 mm时，巷道所采用的支护参数及其间排距均一致，因此仅需对人工费用及巷道维护费用进行比较。

(1)巷道底煤留设厚度为300 mm时，巷道掘进每天2个生产班，每班掘进进尺5 m，每天掘进进尺10 m，正常情况下，掘进1 622 m长巷道需163 d完工。在巷道掘进费用方面，巷道掘进每班约8人，工资130元/d，每天2班生产，另需6人负责维护，故掘进费用为466 180元。

(2)巷道不留设底煤时，巷道掘进每天2个生产班，每班掘进进尺3 m，每天掘进进尺6 m，正常情况下，掘进1 622 m长巷道需270 d完工。在巷道掘进费用方面，巷道掘进每班约8人，工资130元/d，每天2班生产，另需6人负责维护，故掘进费用为772 200元。巷道掘进期间，坑木消耗量为429 m3，坑木费用为557 700元。巷道维修费用方面，巷道沿11#煤层底板掘进92 m，需对86 m范围内的巷道进行拉底作业，补套40架棚进行补强支护，补强支护占巷道掘进进尺的43.5%，费用为1 735 702.2元。

由此可见，巷道不留设底煤所造成的经济损失远高于留设300 mm厚的底煤，且巷道不留设底煤时，巷道掘进速度慢(每年仅能掘进施工1个1 600 m长的掘进工作面)，易导致全矿采掘衔接紧张，遇较大地质变化或其他变化时将导致采掘无法接替，并且增加了巷道后期的维修强度及费用，延长了生产时间，缩短了设备使用寿命，给回采带来很大困难，高岭土泥岩混入煤中将给煤质造成影响，增加了后期煤产品加工工艺投入，造成了更大的间接损失。

3结语

针对柳湾煤矿J1107材料巷煤岩层情况，分别对底煤留设厚度为0，300，600 mm时的巷道施工难易程度、巷道掘进成本、机电设备寿命、煤质等方面进行对比分析，认为巷道底煤留设300 mm的厚度，巷道掘进速度较快，巷道围岩变形较小，有助于缓解全矿采掘衔接矛盾，降低煤矸灰分，提高块煤率，经济效益与社会效益明显，对于类似巷道位置布置有一定的参考价值。

参考文献

[1]高宁，朱宝训，李建刚.基于灰色模型群的软岩巷道围岩变形预测[J].金属矿山，2015(1):94-97.

[2]程晓峰.临近断层回采巷道围岩变形特征及支护方法[J].现代矿业，2014(8)：158-159.

[3]李俊峰，苏晓建.软岩巷道围岩变形及控制[J].现代矿业，2014(11)：28-30.

[4]赵继银，张传信.构造应力场对深井巷道围岩稳定的影响[J].金属矿山，2013(5)：21-25.

[5]杨旭旭，靖洪文，陈坤福.深部原岩应力对巷道围岩破裂范围的影响规律研究[J].采矿与安全工程学报，2013，30(4)：495-500.

(收稿日期2015-12-29)

康志强 (1981—)，男，工程师，032000 山西省介休市裕华路95号。