煤礦開采巷道的布置與采煤工藝技術分析

王兵峰

（山西天地王坡煤業有限責任公司， 山西 晉城 048003）

引言

獲取煤炭資源的主要方式為煤礦開采，該過程具有較高的危險性，需要將巷道布置和采煤工藝的選擇作為重點工作任務，提高煤礦生產的安全性。在開采時，需要采用合理策略與布置技術布置巷道，保障掘進過程的安全性。煤礦企業需要積極引進先進的開采技術，提高煤礦開采的效率及質量，順應煤礦行業迅速發展的潮流[1]。

1 3203 工作面概況

在王坡煤礦開采過程中，3203 工作面回風順槽單軌吊現已完成安裝工作，并完成單軌吊的試運行作業，現開始進行日常單軌吊的使用，為保證單軌吊機車運輸安全且保質保量完成運輸任務，特制訂以下安全技術措施。在地面位置方面，工作面范圍對應地表為山區形地貌，地表以林地、荒地為主。在回采對地面設施的影響方面，工作面地面無村莊建筑，無水體、無鐵路設施，對地面設施無較大影響。在井下位置與四鄰位置關系方面，3203 工作面北側為3209HS 工作面采空區，東側為3201 工作面采空區、西側為3205 工作面采空區，3203 工作面整體傾向東高西低。

該煤層以黑色、亮煤為主，具有金屬-玻璃光澤，堅硬、性脆，局部煤質松軟、破碎，局部含1～2 層夾矸。煤層頂底板情況見表1。

表1 煤層頂底板情況表

在水文地質方面，該工作面地表無河流、水庫等水體存在，無地表水害威脅；頂板主要充水含水層為頂板砂巖裂隙含水層，富水性極差，可能會在掘進過程中滲入巷道之內。回采期間隨采動影響，煤層局部可能存在頂板裂隙發育，導通上覆砂巖裂隙含水層，造成頂板淋水，因頂板含水層富水性極差使淋水量很小。因此，工作面無頂板水害威脅。

2 煤礦開采中的巷道布置

2.1 近距離煤層的巷道布置策略

在巷道布置時，需要根據實際情況采取合理科學的布置方法，有利于巷道掘進工作的順利開展并保障作業人員的人身安全。

當前，在煤礦開采的過程中，相鄰煤層之間的距離日益減小，上部煤層在開采過程中可能會對下部煤頂板造成負面影響。以往的巷道布置模式導致上層煤層開采完畢后遺留煤柱作用于下層頂板，作用力較大會對施工人員造成安全隱患。若上下煤層布置預留空間較小，可保持上下面積長寬相等，不預留安全煤，使煤礦開采率提升；但上下煤層在開采時都會產生一定作用力，無法同時進行開采，在上層開采時使下層頂板承受壓力較大，不利于施工順利進行。因此，可以采取沿空留巷的巷道布置方法，可合理解決上下煤層間距較近的問題，且布置方法簡便。

需要優化巷道的布置方式，提高整體開采效率。在布置過程中，需要分析煤層巷道下側底板受到的壓力，避免出現頂板下落問題，提高開采過程的安全性。在煤層之間的距離過小時，可以采取重疊布置的方式，將相同長度的煤層安裝到回采巷道中，嚴格按照技術方案完成施工任務[2-3]。

2.2 多煤層巷道布置技術

在使用該布置技術時，需要確保上下層煤層之間的穩定性，使其滿足相關需求，確保煤層的距離及范圍維持在一定范圍之內，深入分析頂部以及巖層的多種特征，科學選擇煤礦開采技術。同時，在布置煤層的過程中，需要提高上層的安全性，加強支撐作用，鋪設支撐板，提高煤柱的支撐能力，使其起到牢固保護的作用。

2.3 高瓦斯煤層巷道布置策略

在開采過程中，可能會涌現出大量的瓦斯氣體。為了改善此現象，需要提前分析現場的各項生產需求，建立完善的抽放瓦斯系統，嚴格控制氣體含量。需要設置解放層所在的位置，抽放生產區域內部的瓦斯巷道，增強通風效果，降低安全事故發生概率。

2.4 采區上山巷道的布置方式

對于煤礦中瓦斯含量較高的煤層進行巷道布置時，需要考慮煤層瓦斯含量，選擇瓦斯含量較低的巷道進行布置。瓦斯濃度過高可能造成爆炸，需保持良好的通風，在開采區域通風時應首先將采掘工作面放在重要位置，對采掘工作面的通風與設備維修加強管理。

2.5 U 型布置方式

3203 工作面采用U 型布置方式，即沿煤層頂板布置工作面運輸順槽、回風順槽，沿工作面頂板巖層布置高抽巷，各順槽通過直接連接、聯絡巷連接等方式和北側集中回風巷、鋪設巷、主要運輸巷道等建成連接關系，形成了一個較為全面的生產機制。運輸順槽能夠在工作面中擔負起運輸煤炭及通風的任務，回風順槽能夠在工作面擔負起運輸輔助工作原材料及通風的任務。

3 煤礦開采過程中的采煤工藝

3.1 采煤機進刀方式

采煤機運用斜向的進刀方式完成兩個方向割取煤層的任務，具體過程可以如圖1 所示。

圖1 采煤機端部斜切進刀雙向割煤圖

在采煤過程中，需要根據不同時期選擇合適的采煤技術工藝。需要分析礦產資源的地理位置特征，合理選擇旱采、水采技術，根據開采煤礦任務的具體要求確定技術類型，可以將煤層傾斜角度作為重要的參考標準。

3.2 割煤及裝煤工藝技術分析

可以在兩側運用斜切進的方式完成兩個方向的采煤任務，割煤高度2.9 m。其中，具體的割煤過程可以敘述如下：

第一，采煤機在距離機頭一定位置的地方切割進入，提高采煤機右側滾筒所在的位置，降低采煤機滾筒左側所在的位置，向著機頭的方向推動煤壁，使其順利完成工作任務。如果此時將采煤機反向，需要抬高采煤機左滾筒，降低右滾筒來割破煤層，之后再轉動采煤機的方向，提高采煤機左側滾筒的位置，降低右側殘余煤量位置，完成正常割煤任務。

第二，在此過程中，需要確保前端的運輸機頭和機身保持相同的速度，向著煤壁方向前進。在到達目標位置之后，需要重復機頭端的操作，順利完成斜切割煤的任務。之后可以將前側運輸機的尾部推向煤壁，轉變采煤機的方向，提高采煤機右側滾筒的位置，降低左側滾筒的位置，確保煤壁被切割完全。

3.3 移架操作技術

通常情況下，移架操作順序是固定的。需要在收回護幫板及側幫板之后降低前側梁所在的高度，收回插板，使得支架的后部尾梁完成收縮過程，降低支架立柱高度，將先前的輸送機所處位置作為指點，移動千斤頂架子的位置；之后，需要提高前梁，將護幫板及側幫板打出，升起支架后側所在位置處的尾梁，將插板打出，給支架提供必要的支撐力水平。

追擊作業是移架工作的主要方式。在完成割煤任務之前，需要提前收回護幫板，并在割煤完成之后及時打出護幫板。在工作面移動時，呈現出機頭平行移動的方式，需要在工作面的兩側各安裝幾臺過渡支架，在前部輸送機的機頭移開之后再移動支架的位置。移動支架的順序可以敘述如下。

1）在遇到采煤機割透前端煤壁并轉變方向時，需要深處過渡支架的自動伸縮梁。接下來，運用采煤機完成割煤任務，使得4 號支架與采煤機機頭一端滾筒距離維持在恒定水平。在采煤機工作到15 號支架時，迅速移動機頭位置，獲得良好的切割效果。

2）推動完輸送機的機頭位置之后，需要拉動過渡支架的移動，可以按照2 號、1 號、3 號支架的順序進行移動。

3）采煤機完成尾部切割任務之后會轉變方向，需要伸出過渡支架的收縮量，在割煤過程中調整支架和采煤機機尾一側滾筒的距離，接著按照一定順序完成移動支架任務。

4）在采煤機開始著手斜切進刀任務時，可以將剩下的輸送機推向煤壁一側，移動過渡支架所在的位置，按照97 號、98 號、96 號支架的順序進行。

5）在完成采煤機的斜切進刀割煤任務之后，可以采取順序移動的方式打出護幫板，起到支護頂板的作用。

6）在采煤機割破機頭處的煤壁時，需要轉變割煤方向，投入到下一次循環當中，使得移動支架的順序與上述情形保持一致。

在采煤機完成機頭或者機尾的割煤工作之后，需要在端頭位置處放置好頂擋板，采取逐漸推出的策略。在采煤機正常工作時，滾筒需要轉動3 次或者5次之后再移動支架，獲得較好的移支架效果。

3.4 放頂煤技術

雙輪順序放置煤層是主要的放煤方式，需要使其間距維持在800 mm 范圍內，高度設置為2.9 m，采用1∶1 采放比。在完成放頂煤任務之前，需要及時調整后側輸送機的位置，使其處于有利的放煤狀態。為了提高端頭的管理質量，可以采取過渡支架上不放置煤塊的策略，獲得更高的頂煤回收效率。在頂煤的冒落塊較小時，可以在正常支架一側放置煤塊。在開始放煤之前，需要確保原來的頂跨落。可以運用采煤機邊割煤邊放煤的方式，避免兩側刀片同時落下。在沒有放置頂煤時，需要確保工作面與停采線的距離維持在20 m 左右，盡快停止放置頂煤。

通過上下擺動尾梁的位置及伸縮板機的狀態控制放煤的塊度及擋桿的作用。在放煤之前需要均勻取出原來的位置，盡快關閉放煤口。

放煤的基本程序可以敘述如下。在運用采煤機完成割煤任務時，需要采取之后移架一定距離的方式。首先，需要收回插板，操作尾梁的千斤頂，使其返回到適當位置處，確保煤塊能夠正常落在輸送機結構中。經過反復操作，體積較大的煤炭會進入輸送機的后部。此時，需要提高尾梁的位置，伸出插板，遮蓋原來輸送機的位置，避免大塊材料對其造成損害。

4 結語

為了滿足日益增長的煤炭資源需求，煤礦產業需要及時更新現有的采煤技術，建立完善的采煤機制，提高采煤過程的先進性，滿足人們日常生活對于煤炭資源的多樣化需求，順應可持續發展的大趨勢，提高煤礦開采的質量與效率，促使經濟社會實現迅速發展。