米山煤业15号煤北翼大巷布置优化方案

吕传庆

(晋城宏圣建筑工程有限公司，山西 晋城 048006)

煤炭作为我国主要能源供应方式，在国民经济发展中起着举足轻重的作用。为了保障煤炭资源的安全供应，各生产矿井必须处理好正常生产和延伸接替之间的关系。但对于煤矿而言，矿井正常生产与延伸接替发生冲突也时有发生，当冲突发生时，如何通过方案比选寻求安全可靠、经济合理的方案是关键。

1 概 况

米山煤业采用斜井开拓方式，布置有主斜井、副斜井和回风立井3个井筒。矿井采用单水平开采井田内15号煤层，水平标高+731.5 m，15号煤层共划分为4个采区，现生产采区为井田东部的一采区，接替采区为二采区。

矿井现回采工作面为15103工作面，剩余推进长度约300 m，可采期约2个月。一采区内剩余可采工作面为15104工作面，目前已经形成，共布置有15104轨道巷、15104回风巷和15104运输巷3条巷道，并规划作为北部扩区开拓大巷使用。15104工作面东侧为一采区已采采空区，西侧为15103工作面，南侧为15号煤开拓大巷，北侧为矿井北界。

预计15103工作面回采结束后，接替二采区尚不能形成，因此，为了满足矿井正常采掘衔接需要，亟需回采一采区15104工作面。但是，根据矿井开拓规划，为延长矿井服务年限，该矿正在申办北部扩区资源(位于15号煤一采区北部)。如果回采了15104工作面，将会破坏通向北部扩区的开拓通道。如何更加合理地布置15号煤北翼大巷，使得15104工作面可以正常回采保证矿井采掘接替的情况下，实现北部扩区开拓巷道系统简单、安全可靠、经济合理，需要对15号煤北翼大巷布置进行优化研究。

2 一采区大巷优化方案

按照矿井衔接计划，结合15号煤层采掘现状、采煤方法及巷道施工条件，对15号煤北翼大巷布置提出如下3个方案进行比选：

2.1 方案一

15104工作面利用15104轨道巷、回风巷采用一进一回、两巷布置进行回采，仅保留15104运输巷，改造后作为15号煤北翼运输巷使用(采用机轨合一运输方式)。在15104运输巷东部与已回采工作面停采线之间的煤柱区内平行于15104运输巷新掘15号煤北翼回风巷。15号煤北翼大巷布置(方案一)见图1.

图1 15号煤北翼大巷布置方案一平面图

其中,15号煤北翼回风巷与东部已回采工作面停采线之间净煤柱按8 m左右留设[1-3]，与15号煤北翼运输巷(原15104运输巷)间净煤柱按20 m左右留设。同时，为了便于巷道施工和维护，新掘北翼回风巷应在15104工作面回采结束1年以上，待回采引起的围岩压力稳定后实施。

15104工作面回采后，将导致15号煤北翼运输巷、回风巷所在的煤柱区处于孤岛状态，导致应力集中，不利于巷道使用维护。为了减少对巷道煤柱的压力，切断应力传递，对15104工作面回风顺槽实施切顶卸压措施是十分必要的[4-5].

15号煤北翼运输巷、回风巷断面按照满足运输、通风要求进行确定，15号煤北翼大巷技术特征见表1，其中：

表1 15号煤北翼大巷技术特征表

1)北翼运输巷为改造利用既有巷道(原15104运输巷)，总长度2 050 m，巷道内布置带宽1.0 m带式输送机，同时运行无轨胶轮车，采用机轨合一运行方式，担负15号煤北翼主辅运输和进风任务。改造后的15号煤北翼运输巷沿煤层顶板掘进，采用矩形断面，净宽6.0 m，净高3.0 m，净断面18.0 m2，采用锚网喷+锚索联合支护方式。

2)北翼回风巷为部分新掘、部分利用既有巷道，总长度2 020 m，担负15号煤北翼回风任务，沿15号煤顶板掘进，采用矩形断面，净宽4.5 m，净高3.0 m，净断面13.5 m2，采用锚网喷+锚索联合支护方式。

2.2 方案二

15104工作面利用15104轨道巷、回风巷和运输巷进行回采，采用“110工法”对回风巷实施切顶卸压沿空留巷[6-7]，形成Y型通风系统。其中,15104胶带顺槽利用原15104轨道巷，15104回风顺槽利用原15104回风巷，15104尾部进风巷利用原15104运输巷。

将沿空留巷后的15104回风巷作为15号煤北翼回风巷，与15号煤北翼运输巷(原15104运输巷)形成一进一回系统，担负15号煤北翼运输和进、回风任务。15号煤北翼大巷布置(方案二)见图2.

图2 15号煤北翼大巷布置方案二平面图

15104工作面回采后，将导致15号煤北翼运输巷、回风巷所在的煤柱区处于孤岛状态，导致应力集中，15104回风巷沿空留巷存在一定难度。因此，针对15104回风巷切顶卸压后留巷情况分析如下：

1)如果后期15104回风巷沿空留巷效果较好，对留巷采空区侧采取隔离喷浆或者补砌墙体等方法，亦可满足15号煤北翼回风需要，此时与15号煤北翼运输巷(刷大15104运输巷)形成一进一回系统，共同担负北翼运输和进、回风任务。

2)如果后期留巷效果不好，废弃15104回风巷后，再在15104运输巷东部与已回采工作面停采线之间的煤柱区内新掘北翼回风巷，即改用方案一。

15号煤北翼运输巷、回风巷断面布置及技术特征同方案一。

2.3 方案三

在15104回风巷西侧平行于回风巷距离30 m分段新掘15104工作面回风顺槽，与15104轨道巷形成一进一回U型布置回采后，保留东侧15104回风巷和运输巷两条巷道满足北部扩区生产需要。即为了满足15104工作面正常衔接需要，利用15104运输巷和回风巷形成一进一回生产系统，从开切眼向外分段掘进工作面回风顺槽，担负工作面回风和辅助运输任务。15104轨道巷作为工作面运输顺槽，铺设带宽1.0 m带式输送机，担负工作面进风和主运输任务。

新掘15104回风顺槽沿15号煤顶板掘进，总长度1 740 m，采用矩形断面，净宽4.5 m，净高3.0 m，净断面13.5 m2，采用锚网+锚索联合支护方式。

15号煤北翼大巷布置(方案三)见图3.

图3 15号煤北翼大巷布置方案三平面图

该方案15104回采面切眼长度将由150 m缩短到120 m，损失煤量7.3万t.

2.4 方案比选

上述3个方案主要从资源回收率、巷道工程量、留巷施工成本、实施难易程度等方面进行比较。

方案一：需要新掘巷道2 020 m，15号煤北翼回风巷掘进成本按4 500元/m计，施工费用需909万元；留巷过程需要预裂爆破工序，以施工切缝孔+爆破费用904.1元/m计，留巷1 760 m，施工费用需159.12万元。

方案二：不需要新掘巷道；留巷过程需要预裂爆破、支护、高水充填等工序，以施工切缝孔+爆破费用904.1元/m，施工恒阻锚索、W钢带、单体柱补强支护费用2 894.5元/m，高水充填体费用为3 000元/m计算，留巷1 760 m，需要费用1 196.55万元。

方案三：需要新掘巷道1 760 m，15号煤回风顺槽掘进成本按3 500元/m计，施工费用需要616万元；留巷1 760 m，施工切缝孔+爆破费用为904.1元/m，留巷费用159.12万元，合计施工费用775.12万元。该方案损失煤炭资源7.3万t，以吨煤利润300元计算，则损失利润2 190万元。

方案比较见表2.

表2 方案比较表

综上所述，从实施总费用最少、实施难度最小考虑，推荐采用方案一。

3 结束语

为了保证矿井正常生产衔接，同时为北部扩区开采留出开拓通道，在分析15号煤采掘现状、煤层开采及巷道施工条件的基础上，本着系统简单、安全可靠、经济合理的原则，提出了3个技术可行的实施方案，经过技术经济比较后，最终确定采用方案一。