李云豪

（山西焦煤西山煤电股份有限责任公司，山西省太原市，030053）

综放工作面错层位巷道布置系统在镇城底矿的应用研究

李云豪

（山西焦煤西山煤电股份有限责任公司，山西省太原市，030053）

针对镇城底矿8＃煤层的生产地质条件，提出了在轻型支架低位放顶煤工作面采用错层位巷道布置系统。介绍了综放工作面巷道内错式布置方案、综放回采工艺及特点。实践证明，巷道内错式布置使巷道处于免压区，避免了托顶煤掘进，护巷效果好，减少了区段煤柱损失，提高了采区回收率，同时有效解决了一般放顶煤工作面存在的巷道高冒区易自燃问题；经济效益明显。

综放工作面 错层位巷道 巷道布置 镇城底矿

为进一步推广轻型综采低位放顶煤工艺技术，镇城底矿与中国矿大（北京）合作，在镇城底矿8＃煤层开展了厚煤层错层位巷道布置一次采全厚采煤法的实践研究。镇城底矿将西下组采区18113工作面作为错层位巷道布置首采试验面。本文就错层位巷道布置的关键问题进行重点研究，通过采取切实可行的措施，取得了较好效果。

1 试验工作面地质概况

18113工作面所采煤层为8＃煤层，工作面走向长600m，倾斜长175m，18113工作面平面布置见图1。煤层平均厚5m，工作面可采储量70.875万t，煤层倾角2～10°，平均9°；煤质中硬，硬度系数为2.0～2.2；直接顶为黑灰色石灰岩，平均厚1.79m；老顶为灰白色中砂岩，平均厚2.33m；直接底为灰色细砂岩，厚度为0.6m；老底为黑色泥岩，厚1.13m。直接顶可随采随冒，煤层可放性较好，适于一次采全厚。

工作面地质构造较复杂，掘进中共揭露4条正断层，其中对回采影响较大的为f1、f3两条正断层。工作面相对瓦斯涌出量为0.82m3/t，煤尘爆炸指数27.86%，煤层具有自燃倾向。

图1 18113工作面平面布置图

2 巷道布置方法

2.1 方案的选择

工作面采用单巷布置形式。运输巷直接与采区运输巷相连，形成运煤及进风系统。轨道巷与采区轨道巷相连，形成回风及辅助运输系统，见图1。具体布置方式有两种方案选择。

第一种方案采用一般的综放工作面布置方法，即工作面进、回风巷及切眼全部沿煤层底板布置，区段间留设20m的区段煤柱，放顶煤开采的回采巷道布置示意图见图2。

第二种方案采用中国矿大（北京）赵景礼教授的专利技术“厚煤层错层位巷道布置采煤法”的错层位巷道布置系统。即工作面运输巷沿煤层底板布置，回风巷沿煤层顶板布置，工作面切眼可根据具体情况或跟顶或跟底，厚煤层错层位巷道布置示意图见图3。这样，下区段布置时运输巷即可在本区段回风巷内错布置，沿本区段采空区下金属网假顶（因两端头不放顶煤，回采时两端头铺设10＃金属网假顶）掘进。而下区段回风巷仍沿煤层顶板布置。这种布置方法既解决了沿底送巷托顶煤支护难的问题，又解决了放顶煤工作面上隅角有可能瓦斯超限的难题，且支护成本进一步降低。

2.2 错层位巷道布置方案的实施

2.2.1 巷道掘进

经研究论证，该工作面所在采区煤层条件及顶底板岩层情况适合错层位巷道布置一次采全厚开采。2003年10月正式实施该方案，首采工作面18113开始掘进送巷。该工作面回风巷沿8＃煤层顶板掘进，工作面运输巷沿8＃煤层底板掘进，到开切眼位置前15m时逐渐上爬到8＃煤层顶板。切眼全部为沿8＃煤层顶板掘进。巷道支护形式为回风巷沿顶掘进采用锚杆、梯子梁联合支护；运输巷沿8＃煤层底板托顶煤掘进，采用梯形金属棚加金属网联合支护方式；大断面切眼采用锚杆、梯子梁加木点柱联合支护方式。

2.2.2 工作面回采工艺

由于工作面切眼沿煤层顶板掘进，因此初采时前15m工作面逐渐向下卧底回采，不放顶煤，直到工作面卧底到8＃煤层底板上，具备了工作面一次采全厚的条件再放顶煤；由于回风巷沿8＃煤层顶板布置，所以工作面机头段8架支架（回风巷侧），即从1＃支架到第8＃支架沿工作面倾斜方向，支架逐渐下钻跟底，直到第9＃架才完全卧到底板，这时可以进行综放一次采全厚。在本煤层条件采用单轮顺序放煤方式，工序简单，放煤效果好。

放煤工艺流程：工作面两端头铺网→割煤→伸前伸缩梁→移架→移前部刮板输送机→放顶煤→拉后部刮板输送机。进刀方式采用端头斜切进刀，采煤机自开缺口割三角煤，进刀距离不小于30m。

作业方式：采用“三八”制作业，两班生产，一班检修。采用追机作业方式，采煤机过后及时带压擦顶移架。

2.2.3 工作面回采工艺参数

根据研究表明：放煤步距和放煤方式的合理性是决定工作面回收率和含矸率的两个最重要的因素。一般要根据架型、放煤口位置及几何尺寸、顶煤厚度及破碎状况，合理确定放煤步距。根据我国放煤工作面的实际统计，确定放煤步距时可借用经验公式：

式中：d——放煤步距，m；

h——放煤高度，放煤口至煤层顶部的垂高，h＝4.279m。

由式（1）计算得，放煤步距d为0.64～0.898m，工作面采用一采一放，因此确定放煤步距为0.6m。

3 技术经济分析

3.1 技术分析

（1）使用厚煤层错层位巷道布置系统可将工作面端头与进回风巷上方的顶煤采出，显著提高工作面顶煤回收率。把端头煤损与区段煤柱合并为一个三角形煤柱，从而提高了总的采区回采率。

（2）在该巷道布置系统中，回风巷沿顶板掘进，避免了巷道高冒区的形成，运输巷位于采空区下，顶部也不是煤体。从而避免了巷道高冒区自燃。同时将工作面端头与进回风巷道上方的顶煤采出，消除了邻近采空区自燃。

（3）回风巷布置于煤层上部层位可有效地排放上隅角的瓦斯。错层位巷道布置基本解决了当前放顶煤开采方法中出现的丢煤多，巷道掘进维护困难，安全隐患多等难题。

（4）系统较为简单合理，节省一条顶板巷道，由于回风巷沿顶板掘进，掘进、维护条件好，且支护成本较低；而运输巷位于采空区下，可以在上部铺设的网下掘进，相当于分层开采时下分层内错式布置，巷道处于免压区，护巷效果好。

3.2 经济分析

3.2.1 回收率分析

按常规放顶煤开采，一般需留设约20m的煤柱。由于工作面两端头3～5架支架不放顶煤，两个区段间将形成T形煤柱。以5m厚煤层为例，常规放顶煤开采，两个区段间形成的T形煤柱图见图4（a），此时，煤柱断面面积ST为143.58m2；如果采用厚煤层错层位巷道布置，综放工作面端头则形成三角形煤柱，见图4（b），此时，三角形煤柱断面面积SΔ为22.2309m2。在工作面推进长度1000m，煤厚5.0m，工作面割煤高度2.3m，在煤的容重1.37t/m3的情况下，分别得出T形煤柱的煤炭损失量MT为196704.6t、三角形煤柱煤炭损失量MΔ为30456.3t。

所以每推进1000m，错层位布置采煤法可减少煤炭损失约16万t。以工作面长175m计，则可提高回收率13.5%。本工作面可采储量70.875万t，即可多回收煤炭9.6万t，按吨煤售价400元（按2003年市场价）计算，可多收入3840万元。

图4 错层位巷道布置和巷道沿底煤布置形成的煤柱

表1 回风巷沿顶板布置掘进支护材料及人工费用

3.2.2 巷道支护费用分析

本工作面回风巷沿顶板布置，支护材料费及人工费见表1，总费用为41.164万元；回风巷沿底板布置，支护材料费及人工费见表2，总费用为105.4万元；回风巷沿金属网假顶布置，掘进支护材料及人工费用见表3，总费用为87.325万元。所以，采用错层位巷道布置系统，第一个工作面中一条巷道沿底板布置，一条巷道沿顶板布置。沿底板巷道长680m，总费用105.4万元，沿顶板巷道长650m，总费用41.164万元，那么综合费用计算：

但从第二个工作面开始，一条巷道沿顶板布置，一条巷道沿金属网假顶布置，那么综合费用计而若全部沿底送道，巷道综合费用1550元/m。而对于下一个相邻工作面，则变成一条巷道沿顶板布置，另一条巷道沿金属网假顶布置，此种情况下，巷道采用错层位布置比巷道全部沿底板布置，综合费用减少1550－988＝562（元/m），节省费用36.26%。

表2 回风巷沿底板布置掘进支护材料及人工费用

表3 回风巷沿金属网假顶布置掘进支护材料及人工费用

4 结语

综放工作面错层位巷道布置在煤炭资源回收、优化通风系统、减少巷道掘进费用等方面较一般布置有较大的优势，是一种可行的布置方法，值得推广。

［1］ 赵景礼.厚煤层全高开采新论［J］.北京：煤炭工业出版社，2004

［2］ 赵景礼，王志强，贺永强等.大倾角厚煤层条件下巷道布置改革的前景［J］.中国煤炭，2007（5）

［3］ 李立.新阳煤矿近水平薄煤层综采工作面矿压显现规律研究［J］.中国煤炭，2011（10）

On application of layout system in dislocated roadway of fully mechanized caving face in Zhenchengdi Coal Mine

Li Yunhao
（Xishan Coal and Electricity Power Co.，Ltd.，Shanxi Coking Coal Group，Taiyuan，Shanxi 030053，China）

Aiming at the geological conditions for production in No.8coal seam in Zhenchengdi Coal Mine，the paper proposes that in low caving face with light supports，dislocated roadway layout system should be applied.It also introduces the internal dislocated layout scheme，coal mining process and features in fully mechanized caving face.Practice shows that internal dislocated layout in roadway makes the roadway be in a pressure－free zone，which will avoid support－top－coal driving and can support the roadway effectively.And it reduces the loss of section coal pillar，increases the recovery rate of mining area；while effectively solves the problem of spontaneous combustion in top－coal falling regions in roadway of general caving faces，which achieves good economic benefits.

fully mechanized caving face，dislocated roadway，roadway layout，Zhenchengdi Coal Mine

TD323

A

李云豪（1964－），男，山西平遥人，高级工程师，现任西山煤电集团矿建公司总工程师，主要从事采矿工程技术管理工作。

（责任编辑 张毅玲）