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煤矿开采中的巷道布置和采煤工艺研究孙佳琦

发表时间：2021/8/9 来源：《探索科学》2021年7月13期作者：孙佳琦

[导读] 在煤矿开采中，巷道的布置以及采煤工艺的选择成为影响生产效率的关键。在本次研究中，本文详细分析了煤矿开采过程中巷道布置的方法以及注意事项，并结合煤炭生产现状，总结了开采工艺要点，希望为指导未来煤炭生产提供支持。

袁店一井煤矿孙佳琦安徽淮北 235000

摘要：在煤矿开采中，巷道的布置以及采煤工艺的选择成为影响生产效率的关键。在本次研究中，本文详细分析了煤矿开采过程中巷道布置的方法以及注意事项，并结合煤炭生产现状，总结了开采工艺要点，希望为指导未来煤炭生产提供支持。
关键词：煤矿开采；巷道布置；采煤工艺
        前言：煤炭在未来相当长的时间中都是我国能源结构的核心，未来社会发展对煤炭的需求量会进一步提升，期间高效的煤炭生产成为其中的重点。目前在巷道布置以及采煤工艺的选择上，必须要充分了解影响煤矿生产的相关要素，寻找新的巷道布置方法与生产工艺，这样才能更好的适应未来生产要求。
        1.煤矿开采中的巷道布置方法
        1.1高瓦斯煤层群主体巷道布置方法
        在煤矿开采中，经常会遇到富含高瓦斯煤层群的情况，针对这种工况，在巷道的布置中需要充分考虑到煤层的瓦斯含量变化，通常会在瓦斯含量较低的位置设置巷道；当不具备在煤层布置巷道条件时，选择距离煤层法距20m左右位置岩层中布置巷道，保障巷道具备快速施工条件。同时，为确保煤矿开采的安全，巷道的布置要考虑空气流动要求，特别是主要进回风巷道要布置在工作面回采影响范围之外，在采区回采结束前巷道不受采动影响，减少巷修工程量，保证通风系统巷道稳定可靠。
        1.2近距离煤层群回采巷道布置方法
        在煤层开采期间，要根据煤层赋存条件合理布置工作面尺寸，保证每个煤层全部回采，不出现没有回采区域。当出现没有区域时，会在该区域产生应力集中，在应力集中区内发生瓦斯突出、冒顶、冲击地压等灾害事故可能性大幅度提高，原则上工作面和巷道的布置要错开应力集中区，保障煤矿安全生产。同时为了能够进一步提高开采效果和安全性，可以运用沿空留巷的布置形式，减少万吨掘进率，消除因留设小煤柱产生的应力集中区，提高资源回收率。在巷道断面设计上适当放大，多种巷道合一布置，减少巷道个数，如机巷多采用机轨合一的表现形式，结合沿空留巷，方便两个工作面的同时使用，提高生产效率[1]。临近煤层回采巷道再布置时，要考虑巷道错茬布置，避免出现应力集中，其计算方法如公式①所示。
        公式①
        在公式①中，为巷道内的错距离；为煤层之间的岩层厚度；为煤层厚度；为应力传播影响角。
        1.3煤柱工作面巷道布置方法
        在煤柱开采中，巷道的布置也成为影响生产效率的重要因素，其中的要点包括以下几点：（1）煤柱巷道布置期间应考虑到生产成本等几方面的要求，尽可能的使用原有巷道，保证巷道被充分利用，提高巷道利用率。同时在煤层下方设置集中运输巷，且考虑到煤柱的运输量较少，这种方法是降低生产成本的有效手段。（2）在煤柱开采期间应遵照回收煤炭资源的技术要求，所在安全的前提下尽可能多的回收资源，巷道布置要符合相关安全要求，特别需要加强巷道支护要求，重要的系统巷道要及时进行二次支护，防止出现巷道受到采动影响发生冒顶事故。

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（3）煤柱巷道布置期间应考虑到通风、防火等要求，这是因为煤层收到巷道掘进或采动影响产生裂隙较多，采空区漏风大，很容易发生瓦斯异常、高温点等异常情况，巷道布置上要充分考虑漏风情况，杜绝出现盲巷。
        2.采煤工艺研究
        2.1炮采生产工艺研究
        从煤炭生产的角度来看，炮采具有悠久的历史，该工艺的关键，就是在打眼位置放炮，促使煤炭脱落最终实现有效采煤。作业环节经单体液压支柱做支护顶板后，大部分开采的煤炭经人工装车。炮采的工艺生产简单，在生产中需要严格控制钻孔的深度与数量，保证煤炭生产顺利进行。但是该方法也存在弊端，例如开采效率较低并且可能引发安全事件。从技术适应性来看，炮采生产工艺的整体产量较低，只能用于低产量的矿井中，并且在爆破过程中产生的火花，因此高瓦斯煤层无法推广这种生产工艺[2]。
        2.2机械化采煤工艺
        与炮采工艺相比，机械化采煤的效率更高，该技术的核心是利用采煤机完成煤炭的割削，生产中主要利用单体液压支柱支护后，用刮板输送机装煤。在生产期间，因为采煤机的使用可以显著提高生产效率，但是与炮采工艺相比，在机械化采煤中的人力成本投入有进一步提升。
        从技术适用性来看，机械化采煤技术适用于大部分煤层的生产，其中生产规模满足百万吨级煤层的生产要求，但是该技术的推广依然受到单体液压支柱高度以及采煤机高度的影响，所以无法用于厚度较大的煤层中。
        2.3综合机械采煤工艺
        综合机械采煤工艺是在机械采煤技术基础上的创新，不仅选择了液压支架实现顶板支护，也能通过牵引液压支架完成采煤机的整体移动，显著提高了开采效率。近些年随着综合机械采煤工艺的发展，很多新的采煤技术方案出现，如放顶采煤工艺、大采高工艺等。
        综合机械化采煤工艺常见于厚煤层或者特厚煤层项目中，满足千万吨级煤矿的生产要求。但是对于相关人员而言，在采用该工艺期间需要重点考虑以下几方面的问题：（1）在急倾斜煤层开采中，考虑到综合机械采煤工艺中需要使用较多的重型设备，在该煤层的开采中可能无法维持平衡，进而影响生产效率与安全性。（2）薄煤层开采中，因为煤层厚度小，因此液压支架尺寸小，不利于综合机械采煤工艺的推广。（3）针对特殊地质构造地区，因为综合机械采煤工艺对部分地质的适用性差，所以在生产中需要重新布置工作面，再加之该工艺中存在大量笨重的设备，因此可能出现开采效率低的问题。（4）当煤层中含有铁矿石或者矸石时，采煤机在切割期间可能遭受损坏出现破坏加剧的问题，因此需要做好保养。
        结合我国实际情况来看，未来相当长时间中可能出现三种技术并存的情况，但是综合机械采煤工艺的先进性更高，可以充分满足使用要求。
        结束语：在煤炭生产中，关于煤层巷道的布置以及采煤工艺的选择都会影响最终生产效果，因此相关人员应该在了解煤矿实际情况的基础上，对煤层巷道的布置方法进行创新，合理运用采煤工艺，这样才能进一步提升生产水平，适应未来生产要求。
参考文献：
[1]郭建东.煤矿开采巷道布置与采煤工艺的应用[J].能源与节能,2021(06):212-213.
[2]马建军.浅谈煤矿开采中井下采煤技术及采煤工艺选择[J].当代化工研究,2021(12):135-136.