综采放顶煤工作面巷道布置方式分析.pdf

第 卷第 期煤 炭 科 学 技 术 年 月 综采放顶煤工作面巷道布置方式分析 章 之 燕 开滦 集团 有限责任公司 唐山矿业分公司 河北 唐山 中国煤炭学会 岩石力学专业委员会 北京 摘 要 结合我国特厚及厚煤层的开采特征 对我国综放工作面巷道布置方式进行了总结 目前我国 综放工作面巷道布置方式主要有在工作面布置 条巷道或多条巷道两大类 并分析了矿井地质条件 瓦斯赋存条件 采煤设备对巷道布置方式的影响 结合唐山煤矿综放工作面不同的巷道布置方式 详 细指出了不同巷道布置方式对矿井不同条件的适应性 关键词 综放开采 巷道布置方式 高瓦斯矿井 特厚煤层 中图分类号 文献标志码 文章编号 收稿日期 责任编辑 杨正凯 作者简介 章之燕 男 河北张家口人 教授级高级工程师 现任开滦集团公司唐山矿业分公司副总工程师 引用格式 章之燕 综采放顶煤工作面巷道布置方式分析 煤炭科学技术 引 言 我国放顶煤开采技术经过 多年的研究和实 践 已经成为一种投资低 产量高 效益好且适合于 特厚及厚煤层开采的采煤方法 近些年特厚煤 层综放开采技术在复杂地质条件得到了突破 解决 了采出率较低的问题 但随着开采能力的不断加 大 瓦斯易超限 大型设备对巷道断面要求越来越大 等问题制约了综放开采技术的发展和大型设备的采 用 特厚及厚煤层综放工作面巷道布置方式是综放 开采的关键技术之一 随着对综放开采技术 工 艺的不断认识 以及受瓦斯 设备问题的影响 工作 面巷道的布置方式不断发生变化 目前广泛采 用的综放工作面巷道布置方式大致可分为两大类 综放工作面采用 条巷道的布置方式 综放工 作面采用多条巷道的布置方式 基于此 笔者对综 放开采工作面巷道的布置方式进行研究 以期达到 特厚及厚煤层工作面安全高效生产的目的 综放工作面巷道主要布置方式 工作面布置 条巷道 综放工作面 条巷道布置方式有 种 工作 面回风巷 运输巷均沿煤层底板布置 工作面回风 巷沿底板布置 工作面运输巷沿煤层顶板布置 在高 瓦斯矿井工作面回风巷配合布置高位瓦斯钻场 工作面巷道均沿煤层底板布置 在工作面 两侧各布置 条巷道 条为工作面运输巷 兼作进 风巷 另 条为工作面回风巷 兼作运料巷 章之燕 综采放顶煤工作面巷道布置方式分析 年第 期 条巷道均沿煤层底板布置 采用托顶煤掘进 相邻 工作面巷道之间留设 的小煤柱避开应力 高峰区 这种巷道布置方式一般用于煤层瓦斯含量 较低的矿井 其主要优点是掘进工程量小 万吨掘进 率低 巷道维护量小 生产系统简单 在煤体普氏系 数适宜 采场压力较小时 可以适当减小煤柱宽度 提高煤炭采出率 图 图 巷道沿煤层底板布置方式示意 工作面 条巷道沿不同层位布置 该布置 方式的主要优点是掘进工程量小 万吨掘进率低 巷 道维护量小 生产系统简单 工作面阶段煤柱损失 小 有利于提高煤炭采出率 防止煤层自燃 布置方 式主要分为 种 工作面回风巷沿某一层位 或沿煤层顶板布置 运输巷沿煤层底板布置 如图 所示 一般适用于煤层厚度大于 的近水平 煤层 工作面的回风巷沿煤层底板布置 运输巷沿 某一层位或沿煤层顶板布置 如图 所示 一般适 用于煤层厚度大于 或煤层倾角大于 的煤 层 回风巷和运输巷不在 个层位 工作面开切眼 按设计角度旋转掘进至设计层位 图 巷道布置方式示意 工作面布置 条巷道 条巷布置有 种 条进风巷 条回风巷 条进风巷 条回风巷 图 条进风巷 条回风巷布置方式 条进风巷 条回风巷布置方式如图 所 示 当综放工作面设计能力较大 设备多 设备尺寸 大 通风量较大时 如果采用 条巷道的布置则要求 工作面运输巷断面很大 但是由于运输巷一般沿 煤层底板或某一层位布置 导致巷道施工 支护和维 护都较为困难 一般采用 条进风巷的布置方式 将 条大断面巷道变为 条小断面巷道 主运输巷 和辅助运输巷 分别用于运输煤炭和设备 但这种 布置方式一般只适用于瓦斯较少且煤层赋存条件较 好的近水平煤层 该布置方式的缺点为首采工作面 的万吨掘进率高 相对掘进成本高 条运输巷之间 要留设 的煤柱 采区采出率较低 条进风巷 条回风巷布置方式如图 所 示 条进风巷为带式输送机运输巷 主要用于运 输工作面煤炭 同时布置相关的机械设备 条回 风巷 条作为正常的轨道巷使用 用于工作面的正 常回风 运料 行人 一般沿煤层底板布置 另 条作 为专用的瓦斯抽采巷使用 一般沿煤层的顶板布置 采用内错式距回风巷 专用瓦斯巷和回风巷 每隔 左右采用斜眼或立眼联通 且专用瓦斯抽 采巷与工作面外部的专用回风巷联接 该方法解决 了工作面采空区上隅角瓦斯超限问题 有利于放顶 煤工作面的瓦斯抽采 但专用瓦斯巷的管理较为严 格 在回风时要配一定的风流稀释瓦斯浓度 专用瓦 斯巷和回风巷间需开挖联络巷导致万吨掘进率高 该布置方式一般用于高瓦斯矿井和采区 图 条进风巷 条回风巷布置方式 工作面布置 条巷道 在工作面的两侧各布置 条巷道 以满足工作 面运输 安装 运料 行人 通风 瓦斯抽采等要 求 这种布置也可沿煤层底板布置 条巷道 沿顶板布置 条专用回风巷 条巷道也可全部沿 煤层底板布置 布置方式如图 所示 巷道间每隔 一定距离采用联络巷联接 这种布置从系统上看较 为合理 但是巷道的万吨掘进率较高 一般适用于 地质条件较好的缓倾斜和近水平煤层的大型矿井高 产能工作面 工作面走向长度一般不小于 倾斜长度一般不小于 设备均选用大型设备 工作面的各系统机械化程度相当高 辅助运输一般 采用的是胶轮车或防爆柴油车等运输 安装采用专 用搬家倒面叉车等设备 工作面的回采和搬家倒面 快 一般情况下 可完成工作面搬家倒面 图 工作面 条巷道布置方式 工作面巷道布置在不同层位的特点 由于回风巷沿煤层底板布置 运输巷沿煤层底 板某一层位布置具有代表性 因此主要对该布置方 式进行描述 巷道的布置是在满足工作面运输 安 年第 期煤 炭 科 学 技 术第 卷 装 进料 行人 通风 抽采瓦斯等各系统的要求基础 上 将运输巷沿煤层顶板或某一层位布置 主要 特点是解决了综放开采造成的区段煤柱和工作面端 头过渡支架不能放顶煤的问题 减少了煤炭损 失 同时也解决了工作面沿煤层底板掘进容易 造成顶板瓦斯积聚和浮煤自然发火的问题 以及沿 底掘巷支护 巷道维护困难等问题 在大倾角煤层 开采时 当运输巷采用沿某一稳定层位布置时 工作 面开切眼需按一定旋转角度掘进 当煤层普氏系数 较小时旋转掘进有一定难度 该布置方式可防止支 架发生滑倒及采煤机下滑 实例分析 唐山煤矿工作面布置 条巷道适用条件 工作面 条巷道均沿煤层底板布置 里工作面位于开滦集团唐山煤矿 水平岳胥采区 煤层赋存为盆状 中间低四周高 煤层标高为 煤层倾角 平均 煤层厚度 平均 煤层沉积 不稳定 结构较复杂 呈块状结构且易碎 区内断层 较多 绝对瓦斯涌出量为 工作面运 输巷 回风巷均沿煤层底板掘进 开切眼沿煤层底板 联通运输巷和回风巷 在回风巷位置按上山 倾 角向煤层顶板施工瓦斯抽采钻场 至煤层顶板后做 长的巷道作为高位瓦斯钻场 巷道后部用立眼 联通 保证通风 该布置方式一般适用于煤层赋存 结构较复杂且沉积不稳定 顶板随工作面回采顶板 易冒落 采用高位钻孔易于抽采瓦斯的煤层 工作面 条巷道分别沿煤层顶底板布置 工作面位于开滦集团唐山煤矿 水平岳胥采 区 煤层沉积较稳定 普氏系数较大 煤层倾角 平均 厚度 平均 煤 层局部有厚度 的夹石 岩性为黑色炭质 泥岩 层理节理较为发育 绝对瓦斯涌出量为 运输巷沿煤层顶板布置 回风巷沿煤层底 板布置 开切眼由运输巷沿顶板按一定角度旋转掘 进至煤层底板 至煤层底板后与回风巷贯通 工作 面在回风巷采用高位瓦斯抽采钻孔抽采工作面采空 区瓦斯 瓦斯抽采钻场在回风巷水平掘进至煤层顶 板后布置钻场 该布置方式一般适用于赋存结构较 复杂 沉积稳定 层理较好 普氏系数较高的煤层 且 从运输巷旋转施工时能托住煤层 顶板岩性为炭质 泥岩 也适用于岩层层理节理裂隙发育 煤层厚度 大于 以上 随工作面回采顶板易冒落 采用高 位钻孔能很好地将瓦斯从岩层的层理节理中抽采出 来的煤层 唐山煤矿工作面布置 条巷道适用条件 工作面 条巷道布置时 条巷道分别为进风 巷 回风巷 瓦斯专回巷 其中进风巷和回风巷沿煤 层底板布置 瓦斯专回巷沿煤层顶板布置 瓦斯专 回巷与回风巷每隔 采用立眼联通 通过立 眼向瓦斯专回巷配一定的风流 稀释瓦斯浓度 在 回采过程中在瓦斯专回巷铺设 条瓦斯抽采管路抽 采工作面采空区上部的瓦斯 在立眼前打一个密闭 封闭立眼前方的巷道 支护材料要求比较严格 密闭 前的巷道必须在封闭前采用木支护替出 防止开采 压力造成铁器断裂发生火花 引起瓦斯事故 工作面位于唐山煤矿 水平铁一区 地 层接近向斜轴部 倾角 变化较大 工作面 处于 号 号煤层分合区边缘地段 煤层夹矸厚 煤层厚度 平均 煤层倾角 平均 绝对瓦斯涌出量为 工作面运输巷沿煤层底板布置 用于 工作面运煤 进风 行人 回风巷布置在煤层底板 用于工作面回风 运料 行人 瓦斯专回巷沿煤层底 板布置 用于抽采瓦斯 回风 该布置方式一般适用 于煤层赋存结构较为简单 直接顶随工作面回采不 易冒落 采用高位钻孔抽采效果不理想的煤层 结 语 随着综放开采技术的不断完善 促进了综放技 术在煤层赋存和瓦斯赋存等复杂地质条件的应用 为安全高效工作面建设提供了良好的条件 在煤层 赋存和瓦斯赋存比较复杂的工作面一般均采用 条 巷道布置