中厚煤层综采工作面回风巷沿边掘巷技术研究

孙 涛

（重庆能投渝新能源有限公司打通一煤矿， 重庆 綦江 401445）

引言

随着煤炭资源的日趋紧张，煤矿开采深度不断增加，开采难度越来越大，优化中厚煤层的开采效益日益突出。中厚煤层开采存在的主要问题是矿山压力、回风巷巷道变形、底鼓，这严重制约了中厚煤层高产高效开采。解决这些问题主要考虑两个方面：一是合理的巷道布置方式，二是采用先进的采煤设备。在采用先进设备方向现在已有很多成功的经验，但在巷道布置方式上还比较单一[1]。打通一矿W2807工作面采用沿边掘巷技术解决了这些问题，在薄煤层中应用效果也较好。

1 巷道布置及开采方式

1.1 巷道布置

W2807工作面沿倾向布置运输、回风巷道两条，沿走向布置切割巷道一条。巷道腰线沿煤层顶板掘进，巷道选择梯形断面，采用梯形金支支护方式。

1.2 采煤方法

采煤方法采用长壁采煤法。长壁采煤法是在原残柱式方式的基础上进行改进而成的，第一次在我国进行实际应用是在1952年，当时的工作面设置长度为17 m，随着工作经验的不断积累，工作人员结合之前的数据进行分析优化后不断增加残柱数量，实现了50 m的工作面长度。在最开始采用该方式进行采煤工作时，由于相关经验不足，也缺乏相应的工作设备，所有的回采过程全部由工作人员手工进行，在施工效率的比较上与传统的采煤方式没有太大的区别，而且在开采过程中，顶板处所受到的压力非常大，会对开采人员和设备造成严重的安全隐患。后工作人员又采取倾斜分层、下行陷落的方法在中厚煤层的采煤过程中进行试用，取得了不错的成果[2]。在该技术刚刚被推出之时，由于设备材料不足，工作人员只能采取木材作为主要的支护材料，在支柱形式上选择密集支柱和点柱的方式，工作前关于支护部分的准备工作较长，虽然能够取得较好的支护效果，但是会很大程度上影响整体的工作进度。随着相关技术的发展，后来又相继出现了刚性支柱、摩擦金属支柱，到20世纪70年代后我国相关工作一般都会采用摩擦金属支柱作为主要的支柱方式，在长时间投入使用的过程中，工作人员不断总结经验，目前我国关于摩擦金属支柱使用方法掌握得较为成熟，在开采原煤的过程中，木材的消耗量由原来的250 m3降低到现在的30 m3，降低了88%[3]。为了提高采煤效率，工作人员在采煤区域设置了专门的运输带，在爆破过程中能够对一些煤矿起到收集运输的作用，提高了单位时间内的采煤产量。随着相关技术和设备的先后问世，目前进行煤炭采集时主要采用的是机械操作的方式，减少工作人员在进行操作时受到周围环境的安全影响，而且采用机械操作室，工作效率大大提升，相关的安装维护成本也能够控制到一个固定的数值，只要制定周全的管理方法，就能有效控制成本，保证经济效益。

在回采工艺上，工作人员的工作流程为打眼-放炮-通风挂梁-支临时支柱。工作人员在面对厚煤层工作对象时，需要在后续的工作场地铺设金属网，以保证工作人员在进行操作时能够避免落下的煤炭。在工作区域的布置方案上，工作人员采用两巷出口抬梁支护，采空区采用全部垮落法管理顶板[4]。

2 沿边掘巷技术参数设计

沿边掘巷断面规格：巷道高为1.8～2.2 m，宽为1.5 m（回风巷靠工作面侧）。

沿边掘巷前，采用2.5 m或3.15 m的单体支柱做柱腿，2.5 m的钢梁或2.6 mπ钢做梁子。

采芭片、排材、半圆木等进行背护帮顶。

图1 W2807L回风巷沿边掘巷支护示意图

3 沿边掘巷生产工艺

掘巷利用人工采用风镐或铁镐等工具进行人工掘巷，采用单体支柱配合π钢、半圆木、芭片、排材等连锁支护顶板[5]。

生产过程选择粉煤灰重填沿空留巷，这样做的优势是能够最大程度地将生产废弃物进行二次利用，以提高这部分物质的使用效率，减少生产过程中的投入成本，同时能够有效地保护地面不受到破坏，以保证设备和工作人员能够正常地在工作平台进行工作，保证了工作效率和工作进度，同时在设备的运输安装过程中，不会由于地面受到破坏而提高相应的成本，方便相关技术人员提前对生产过程的经济投入进行预测。该工艺提高了资源的综合回收效率，使生产部门在投入相同的生产资源的前提下能够获取更多的采集数量，保证了工作任务的完成，同时由于大面积采用机械操作的方式，降低了工作人员的劳动强度，以便工作人员能够在工作时更好地发现工作环境出现的问题，及时反映和解决[6]。在长时间投入该方法的使用后，工作人员总结了其使用经验，在控制过程中能够尽可能减少这一整套设备所需投入的成本，使企业能够获取稳定的经济效益，保证在后续生产过程中，能够持续投入相应的研发成本，以不断优化整个生产过程。但还需要注意的是，由于整套工艺的操作较为复杂，需要现场有专门的技术人员进行指导，并且在工作人员进行操作时，有相关的管理人员进行管理监督。由于管理强度较大，所以需要管理人员具有一定的从业经验，密切注意设备运转过程及压力参数，以保证所有的设备能够在一个安全的工作环境内运作。

4 通风系统

W2807工作面煤层中含有的瓦斯较高，所以合理的通风系统是瓦斯排放非常有效的措施，同时也是保证安全生产的重要前提。综合考虑各种因素，通风系统选择采用“U型＋引排通风”，即运输巷道为进风巷、回风巷，并在采空区回风巷道内安设单排内径为0.5 m的水泥圆筒做为引排巷道，这样瓦斯就能在安全的浓度范围内顺利地排出[7]。

5 劳动组织

W2807工作面执行“三·八制作业”；早、中、夜班超前掘巷，并成立专门的掘巷班组，人员配备4人。为了保证工作的正常进行，还需要企业建立全面管理制度，在工作人员完成工作后有相对应的管理人员对其进行工作指导，以提高工作人员的工作效率，同时还要保障工作人员的个人福利和安全生产装备。

6 结论

1）对于沿边掘巷在中厚煤层中的应用为以后在矿井广泛应用提供了参照依据、技术经验。

2）通过回风巷的沿边掘巷很好地控制了采场，解决了回风巷断面小、巷道变形大、巷道底鼓严重等制约生产的因素。

3）沿边掘巷技术有利于提高工作面生产效益，减少员工的劳动强度；有利于采场顶板控制，安全效果好；降低了吨煤成本，提高了煤炭回收率。