煤矿回采工作面沿空掘巷布置方式的研究与应用

陈思伶

摘 要：对于煤矿井下开采而言，回采工作面巷道布置方式常分为有煤柱护巷和无煤柱护巷。由于无煤柱护巷具有煤炭回收率高、综合施工进度快的优点，常为煤矿所采用。在无煤柱护巷布置方式中，沿空掘巷具有巷道压力小、维护费用低等优点，更是受到煤矿（特别是小煤矿）企业的青睐。就煤矿回采工作面巷道布置方式展开探讨，同时结合实例对煤矿在采用沿空掘巷布置方式的矿压和经济方面进行分析，并对沿空掘巷掘进及生产时的保障措施进行阐述。

关键词：煤矿开采；回采工作面巷道；无煤柱护巷；沿空掘巷

中图分类号：TD322 文献标识码：A DOI：10.15913/j.cnki.kjycx.2016.08.123

煤炭为不可再生资源，煤炭的开采和利用与人类的生存、社会的进步的关系密切。对于煤矿开采而言，在保证安全的前提下，能充分回收煤炭资源不仅能让煤矿企业获得更高的利润，更是对煤炭这一不可再生资源的一种保护。为了能更充分地回收煤炭资源，煤矿应对回采工作面巷道布置方式进行相应的优化。

1 回采工作面巷道布置方式

1.1 巷道布置方式

煤矿回采工作面巷道布置方式有多种，按回采工作面巷道侧是否留设煤柱分类，可分有煤柱护巷和无煤柱护巷；按工作面运输巷道数量分类，可分为双（多）巷布置和单巷布置。双（多）巷布置为有煤柱护巷，单巷布置为无煤柱护巷。由于采用双（多）巷布置方式时巷道布置数量较多，巷道掘进及维护工程较大，该方式常为综采放顶煤高瓦斯矿井所采用。

双巷布置即回采工作面运输巷为双巷，分别为运输巷和轨道巷，两巷之间留设20左右的保护煤柱。由于煤柱的保护作用，上区段轨道巷可保留下来作为下区段的回风巷。

单巷布置按回风巷布置方式可分为沿空留巷和沿空掘巷。沿空留巷方式为采用一定的技术手段将上区段的运输巷重新支护保留下来作为下区段回风巷使用。沿空掘巷与沿空留巷不同的是，上区段运输巷不再被支护保留作为下区段回风巷，下区段回风巷为沿着上区段采空区边缘进行重新布置。

1.2 巷道布置方式比较

1.2.1 双巷布置方式

双巷布置回采工作面巷道采用双巷掘进。巷道掘进时，掘进工作面通风及排水相对容易，安全性较高。掘进过程中，轨道巷超前运输巷，超前轨道巷沿煤层布置。在掘进过程中，可进一步摸清煤层变化情况，可为运输巷的掘进定向。在回采过程中，工作面运输巷随着回采工作的推进而报废，不需要进行特殊的维护；同时，由于双巷间煤柱的保护作用，轨道巷受回采的影响较小，维护工程量较小。工作面运输巷和轨道巷间设置联络巷，方便煤炭、材料运输以及通风和行人。该方式的主要缺点是巷道掘进时工作量较大；双巷间煤柱得不到完全回收，煤柱损失量较大；以及轨道巷维护时间较长，维护费用较高。

1.2.2 沿空留巷布置方式

沿空留巷为单巷布置方式之一。由于该方式不需要重新布置下区段回风巷，下一区段回采工作面仅需掘进一条回采巷道即可，掘进工程量较小，所需掘进时间较短，回采工作面接替容易；同时，由于未进行煤柱留设，无煤柱损失，煤炭回收率较高。但上区段运输巷留巷期间工作面前后方以及回采期间工作面前方顶板来压较大，维护较为困难，安全性较低；且维护时间较长，维护费用较高。

1.2.3 沿空掘巷布置方式

沿空掘巷为单巷布置方式之一，下区段回风巷紧邻上区段采空区进行掘进布置。由于该方式回风巷为重新布置，回风巷在掘巷时可根据靠近煤柱一侧的地应力场的影响范围选择留设小煤柱或不留设煤柱进行布置，避开了高应力区域，从而提高了安全性；同时，该方式只留设了少量煤柱或未留设煤柱，煤柱损失较小，煤炭回收率较高，而且工作面在回采过程中对工作面巷道不需进行额外维护，费用较低。

经过以上三种巷道布置方式的比较，沿空掘巷在安全性、煤炭回收率、综合施工进度及巷道维护费用等方面都表现出较大的优点。从安全性、节约煤炭资源，提高煤矿效益考虑，沿空掘巷巷道布置方式均存在一定的优势。

2 沿空掘巷应用实例

本文根据实际生产需要，结合新汶矿业集团翟镇煤矿3402W回采工作面在采用沿空掘巷方式布置回采巷道时，在矿压和经济方面所体现出来的优点进行阐述，并进行探究。

2.1 应用实例

该煤矿3402W回采工作面走向长为1.3 km，煤层厚为2.6 m。煤层顶、底板岩性均为粉砂岩，且部分顶板为复合顶。

3402W回采工作面为3401W回采工作面的接替工作面，紧邻3401W回采工作面布置。矿方在布置3402W回采工作面巷道时，为减少掘进工作面受3401W回采工作面采动及采空区的影响，决定采用沿空掘巷方式。同时，为防止掘进工作面受采空区窜矸、采空积水和有毒有害气体涌入的影响，以及减少回采工作面漏风现象，矿方采用了留小煤柱的沿空掘巷方式。

2.2 应用效果

2.2.1 矿压方面

矿井采用沿空掘巷后，巷道变形共经历了三个阶段：

第一阶段：开掘期。巷道开掘后由于地应力的重新分布，在巷道顶板及两帮产生了应力集中，并产生了明显变形。据观察，巷道开掘时顶板下沉速度为7.5 mm/d，两帮为23 mm/d。但在巷道开掘24 h后，巷道顶板及两帮变形速度逐渐较少，并在1个月后基本稳定。

第二阶段：稳定期。巷道围岩变形稳定后，由于应力的重新分布及平衡，巷道变形处于稳定微小的速度。

第三阶段：采动影响期。回采工作面进行回采时，由于地应力平衡再次被打破，巷道围岩出现了明显的变形。据观察，变形范围为工作面前70 m，顶底板变形速度为5 mm/d，且随工作面的推进而增大。但变形后的巷道基本符合矿井正常生产使用要求。

2.2.2 经济方面

矿井在采用沿空掘巷后，由于减少了巷道维护费用，且提高了煤炭回收率，收益明显提高。经综合比较，矿井采用沿空掘巷后，回采工作面巷道的布置费用减少约少200元/m。

3 沿空掘巷保障措施

煤矿企业在采用沿空掘巷方式布置回采工作面巷道时，虽然在安全和经济方面均体现出了较大的优势，但由于下区段回风巷紧邻上区段采空区进行掘进布置，巷道掘进过程中受采空区影响较大，同时由于漏风通道的存在，对煤矿通风造成一定的影响。煤矿企业在施工及生产过程中应制定相应的安全保障措施，并按照煤矿安全规程第116条规定进行防漏风治理。

3.1 安全保障措施

安全保障措施有以下几项：①掘进前后巷道支护及时跟进，减少掘进工作面的空顶面积及空顶时间，防止因掘进面应力重新分布后造成围岩破碎垮塌；②掘进爆破时，应采用少钻孔、小药量的炮孔布置方式，从而降低爆破震动引起围岩破碎垮塌；③对巷道支架进行适当的加密调整，并对靠近采空区及顶板侧采用木板或荆条等材料进行刹实；④为了防止采空区窜矸、采空积水和有毒有害气体涌入掘进工作面，可采用留小煤柱的沿空掘巷方式。

3.2 防漏风措施

防漏风措施有以下几项：①充填堵漏法。采用水砂充填、灌注石膏带、灌注泡沫水泥、垒筑矸石带或压注可缩性胶泥等堵漏技术。要求充填带宽度不得小于3 m，充填应做到密实、满帮、满顶。②挂帘法。沿巷道的顶部和两帮使用不透气、抗静电、不延燃、耐撕裂以及在高温氧化时不产生剧毒气体的材料吊挂。挂帘应顺风流方向搭接，吊挂接缝宽度不小于80 mm，接缝处用黏结剂黏合。两帮到底板各多留0.3～0.4m长的帘布，并用矸石或其他材料压紧。③喷涂法。在巷道沿空的一帮及顶部靠采空区侧的1/2宽度内，采用不易燃、抗静电、耐撕裂和不透气的材料喷涂，喷涂厚度不小于50 mm。④压差调节法。采取风压调节措施，减少沿空巷道和其采空区相联通的巷道间风流的压力差，以减少它们之间的漏风量。

4 结束语

本文通过对回采工作面巷道布置方式的探讨，重点阐述了回采工作面巷道沿空掘巷布置方式及优点，并结合实例阐述了煤矿在采用沿空掘巷布置方式后矿压和经济方面所体现出来的优势，还提出了在施工及生产过程中的安全措施，也阐述了在防漏风方面应采取的相应保障措施。

参考文献

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