順槽巷道底煤留設(shè)厚度

康志強　秦云龍　高　潔　王生俊　高宗明

(汾西礦業(yè)集團公司柳灣煤礦)

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順槽巷道底煤留設(shè)厚度

康志強秦云龍高潔王生俊高宗明

(汾西礦業(yè)集團公司柳灣煤礦)

摘要針對柳灣煤礦J1107厚煤層掘進工作面順槽巷道底鼓、頂板破碎、掘進效率慢等問題，采用調(diào)整巷道留設(shè)底煤厚度方法對其進行處理。研究結(jié)果表明：巷道底煤留設(shè)300 mm厚度不僅控制了巷道圍巖變形，而且加快了掘進速度，降低了巷道掘進支護成本，經(jīng)濟效益明顯。

關(guān)鍵詞厚煤層底鼓底煤留設(shè)厚度掘進速度支護成本

隨著開采深度的增加，自重應(yīng)力場和構(gòu)造應(yīng)力場對巷道圍巖的疊加作用將進一步加強。煤層掘進、開采之后，頂?shù)装鍘r層的應(yīng)力場發(fā)生變化，導致巷道頂?shù)装鍑鷰r變形破壞。對于一般巷道而言，通常采用高強度、高預應(yīng)力、讓壓支護技術(shù)可有效控制巷道圍巖變形[1-5]，但針對綜放工作面順槽巷道在考慮合理支護方案的前提下，還需從多方面重點研究巷道位置布置，力求降低深部強采動帶來的高支撐壓力影響，使巷道處于輕易維護的次生應(yīng)力環(huán)境中。

山西汾西柳灣煤礦隸屬于山西焦煤集團，位于山西省孝義市西南，交通較方便。柳灣井田位于霍西煤田北端，礦井煤炭資源豐富，含煤11～15層，礦井現(xiàn)采用+880 m水平開采9#、10#、11#煤層。J1107順槽巷道所掘煤層為11#煤，埋深126～279 m，南部較深，北部較淺，煤層結(jié)構(gòu)復雜，含4～6層夾矸，夾矸厚0.02～0.2 m，煤層厚4.2～5.8 m，平均4.8 m，煤層傾角2°～5°，平均約3°，屬近穩(wěn)定水平煤層。老頂為厚5 m的K2灰?guī)r，致密堅硬，抗壓強度92 MPa；直接頂為厚1.6 m 的頁巖，往北逐漸變?yōu)?.24 m；直接底為厚5 m 的高嶺土泥巖，深灰色、性脆，遇水變軟膨脹，抗壓強度14 MPa。巷道為矩形斷面，巷高3 m、寬4.2 m，采用錨網(wǎng)索聯(lián)合支護形式。J1107巷道工作面長1 622 m，工作面內(nèi)小窯空巷多，經(jīng)揭露可知，小窯巷道多采用房柱式開采，采空區(qū)懸空頂板壓力作用于留設(shè)煤柱之上，造成掘進的11#煤巷道局部地段壓力集中，11#煤底板直接底抗壓強度遠低于11#煤及頂板抗壓強度，導致底板易鼓起。為避免該巷道在后期使用過程中因底鼓影響正常生產(chǎn)，故對該巷道底煤的留設(shè)厚度進行探究。

1巷道底煤留設(shè)厚度分析

(1)巷道底煤留設(shè)厚度300 mm。J1107材料巷工作面掘進至520 m處，巷道留設(shè)厚300 mm底煤掘進。在該段巷道中，綜掘機及其余機電設(shè)備能夠在額定功率內(nèi)正常運轉(zhuǎn)，確保了機電設(shè)備的使用壽命，設(shè)備維護費用低，工人勞動強度低，每個生產(chǎn)班掘進進尺5 m，保證了掘進效率。在掘進過程中，頂板完好，無頂板破碎漏頂現(xiàn)象。經(jīng)統(tǒng)計，在掘進完1個月后，該段巷道頂?shù)装逡平?0～80 mm，兩幫移近量20～50 mm。但當巷道掘進遇地質(zhì)特征變化時，調(diào)整不及時可能造成巷道截割11#煤頂?shù)装澹瑢ο锏乐ёo參數(shù)、支護形式造成一定的影響。

(2)巷道底煤留設(shè)厚度600 mm。J1107材料巷工作面掘進至520～610 m時，巷道留設(shè)厚600～900 mm底煤掘進。當巷道掘進遇地質(zhì)特征變化時，可調(diào)整的空間較大，可避免截割11#煤頂?shù)装鍖ο锏乐ёo參數(shù)、支護形式造成影響。由于底煤留設(shè)較厚，造成大量資源的浪費，且在掘進過程中，經(jīng)常出現(xiàn)頂板破碎漏頂?shù)痊F(xiàn)象，給生產(chǎn)帶來了安全隱患。經(jīng)統(tǒng)計，在掘進完1個月后，巷道多處頂板吊包，頂板下沉量300～500 mm，由于存在頂板壓力現(xiàn)象，兩幫移近量達230 mm，需進行抖頂維護，造成了人力物力的嚴重浪費。

(3)巷道不留設(shè)底煤。J1107材料巷工作面掘進至875～967 m時，巷道沿底板掘進，不留設(shè)底煤，可確保綜采回采時提高資源回收率，避免資源浪費。在巷道掘進過程中，頂板完好，無頂板破碎漏頂現(xiàn)象。由于小窯空巷積水及巷道打鉆水流的影響，巷道底板高嶺土泥巖遇水膨脹，導致工作面綜掘機陷入高嶺土泥巖，前進、后退均較困難，平均每掘進1 m需在綜掘機下墊11根規(guī)格為(長×寬×高)1.2 m×0.2 m×0.1 m的道木，且機電設(shè)備高負荷運轉(zhuǎn)，縮短了設(shè)備使用壽命，增加了維護成本。在該段巷道掘進過程中，由于綜掘機運行困難，增加了工人的勞動強度，且每個生產(chǎn)班僅能掘進3 m，導致巷道掘進速度緩慢。經(jīng)統(tǒng)計，在掘進完巷道1個月后，由于頂部9#空巷煤柱壓力傳遞及采動后造成頂、幫壓力作用于巷道內(nèi)，11#煤底板抗壓強度較低，巷道多處底鼓量高達500～800 mm，導致底板不平整，巷道高度不夠，影響巷道的正常運輸，需安排多個生產(chǎn)班對該段巷道進行起底維護，影響了正常生產(chǎn)。在回采過程中，造成了拉支架困難。由于工作面回采時高嶺土泥巖混入煤中一并被運出，給洗煤帶來了很大困難，增加了煤炭灰分，降低了煤質(zhì)。

2經(jīng)濟效益分析

巷道底煤留設(shè)厚度為600 mm時，造成大量資源浪費。巷道底煤留設(shè)厚度為300，0 mm時，巷道所采用的支護參數(shù)及其間排距均一致，因此僅需對人工費用及巷道維護費用進行比較。

(1)巷道底煤留設(shè)厚度為300 mm時，巷道掘進每天2個生產(chǎn)班，每班掘進進尺5 m，每天掘進進尺10 m，正常情況下，掘進1 622 m長巷道需163 d完工。在巷道掘進費用方面，巷道掘進每班約8人，工資130元/d，每天2班生產(chǎn)，另需6人負責維護，故掘進費用為466 180元。

(2)巷道不留設(shè)底煤時，巷道掘進每天2個生產(chǎn)班，每班掘進進尺3 m，每天掘進進尺6 m，正常情況下，掘進1 622 m長巷道需270 d完工。在巷道掘進費用方面，巷道掘進每班約8人，工資130元/d，每天2班生產(chǎn)，另需6人負責維護，故掘進費用為772 200元。巷道掘進期間，坑木消耗量為429 m3，坑木費用為557 700元。巷道維修費用方面，巷道沿11#煤層底板掘進92 m，需對86 m范圍內(nèi)的巷道進行拉底作業(yè)，補套40架棚進行補強支護，補強支護占巷道掘進進尺的43.5%，費用為1 735 702.2元。

由此可見，巷道不留設(shè)底煤所造成的經(jīng)濟損失遠高于留設(shè)300 mm厚的底煤，且巷道不留設(shè)底煤時，巷道掘進速度慢(每年僅能掘進施工1個1 600 m長的掘進工作面)，易導致全礦采掘銜接緊張，遇較大地質(zhì)變化或其他變化時將導致采掘無法接替，并且增加了巷道后期的維修強度及費用，延長了生產(chǎn)時間，縮短了設(shè)備使用壽命，給回采帶來很大困難，高嶺土泥巖混入煤中將給煤質(zhì)造成影響，增加了后期煤產(chǎn)品加工工藝投入，造成了更大的間接損失。

3結(jié)語

針對柳灣煤礦J1107材料巷煤巖層情況，分別對底煤留設(shè)厚度為0，300，600 mm時的巷道施工難易程度、巷道掘進成本、機電設(shè)備壽命、煤質(zhì)等方面進行對比分析，認為巷道底煤留設(shè)300 mm的厚度，巷道掘進速度較快，巷道圍巖變形較小，有助于緩解全礦采掘銜接矛盾，降低煤矸灰分，提高塊煤率，經(jīng)濟效益與社會效益明顯，對于類似巷道位置布置有一定的參考價值。

參考文獻

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[3]李俊峰，蘇曉建.軟巖巷道圍巖變形及控制[J].現(xiàn)代礦業(yè)，2014(11)：28-30.

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[5]楊旭旭，靖洪文，陳坤福.深部原巖應(yīng)力對巷道圍巖破裂范圍的影響規(guī)律研究[J].采礦與安全工程學報，2013，30(4)：495-500.

(收稿日期2015-12-29)

康志強 (1981—)，男，工程師，032000 山西省介休市裕華路95號。