刘文琦 王术有 郭奎超

摘 要：阐述了小康煤矿在W1S1段综放面设计时，针对软岩构造复杂条件，以科学、合理、先进、可靠，进行采面优优化设计，以期达到生产集中化、煤炭运输连续化、系统简单化、布置合理化、管理现代化和技术经济合理之目标。

关键词：软岩；构造复杂；综放面巷道布置；优化设计

前言

小康煤矿在W1S1段综放面系准备采区首次开采的工作面，它的开采是为了西一采区东南侧煤炭开采集中巷布置在采空区创造条件。但是该综放面煤层赋存条件复杂，按照以往设计工作面进行设计，将无法进行安全高效开采，为此，我们在进行该面设计时，以市场为导向，以经济效益为中心，遵循少投入，多产出的原则，应用现代设计理念、方法和手段进行采面优优化设计，以期达到生产集中化、煤炭运输连续化、系统简单化、布置合理化、管理现代化和技术经济合理之目标。

1 工作面地质概况

本综放面煤层结构十分复杂，是由8～12个自然分層组成的一个复合煤层，纵观该综放面煤层赋存较稳定，煤层结构变化不大，煤层厚度及结构在综放面内的变化规律是：南厚北薄。该综放面煤层中的夹石岩性一般为泥岩，深灰色，泥质胶结，质软遇水泥化。综放面内煤层总厚度最大为9.10m，最小为7.15m，平均厚度为7.57m，煤层厚度最大为7.40m，最小厚度约为5.70m，平均厚度为6.08m，夹矸平均厚度1.49m。煤层赋存于-220～-330m之间；地温摄氏度为26℃。

本综放面位于小康井田四家子背斜东南翼，由次一级的倾伏背、向斜所组成，并在向斜南翼伴有小断层，会给采掘工作造成一定影响。向斜北翼煤层倾角8°～11°，向斜的南翼煤层倾角18°～20°；综观工作面，煤层赋存比较稳定，煤层的倾向倾角变化较大。

煤层顶板无伪顶，直接顶为油页岩，在综放面中最大厚度为25.00m，最小厚度为24.00m，一般为24.50m；黑褐色，以泥质成份为主，似层状结构，阶梯状断口，含碳富油，易风化，风化后呈片状，干后粉碎崩解，不易维护。基本顶为泥岩，厚度80m，层理明显，节理发育，不稳定。老顶为细砂砾岩互层，厚度80～90m，层理明显，节理无发育，比较稳定。

煤层底板无伪底，直接底板为灰、深灰色粉砂岩，厚度为19.00m，泥质胶结，成分以蒙脱石、斜长石、石英以泥质胶结为主，胶结程度较高，坚硬；有时夹薄层煤线，具粉砂结构，块状构造；实测底板容许比压为3.4MPa（粉砂岩）。

2 综放面两巷优化设计

该工作面煤层赋存条件复杂，其地质、矿山压力、采煤方法、井下运输和回采机械化诸方面较缓倾斜有许多不同点和特殊性，加之倾角大，顶板控制复杂。因此，如何使综放面设计做到科学、合理、先进、可靠至关重要。优秀的设计是创建安全高产高效开采的基础，为此我们进行了以下几点优化设计：

2.1 优化工作面几何尺寸

面长设计为230m，为了等长布置调整回风巷中心线方向，正常中心线方位角为223°00′00″，调整后开始560m为222°20′00″，剩余为223°40′00″。

2.2 改进工作面布置

正常区段两巷沿煤层底板掘进，大倾角区段的运输巷直接布置在顶板岩层中。两巷破顶、底板施工，严防采掘期间高帮片帮及回采时两出口管理困难。工作面机头、机尾各安装3架过渡支架，机头前3架过渡支架水平安装，第4架开始圆弧过渡，使工作面下段支架“倾斜-圆弧-水平”布置。为确保运输巷采用胶带运输机运输方式，运输巷在向斜处以15°向上掘进如图1、2所示。

2.3 优化开切眼布置

避开地质构造带布置开切眼，为便于安装及安全生产管理，将开切眼与运输巷巷道中心线成90°夹角。

2.4 优化溜矸仓布置

煤矸分运是提高煤质重要方法，溜矸眼是实现煤矸分运关键途径。小康煤矿实现煤矸分运以来，溜矸眼布置方式是每个综放面布置一个溜矸眼；由此导致溜矸眼排矸系统路线长、环节多、矿车周转时间长等问题。同时，W1S1段综放面开切眼附近无煤带发育，如采用以往布置方式，溜矸眼容积小，势必导致严重影响回采进度。为此，我们改变以往溜矸眼布置方式，将西翼采区溜矸眼布置在西翼胶带大巷与西翼回风大巷立体交点处，溜矸眼采用立眼钢筋混凝土浇注支护形式，净直径3.0m，掘进直径3.8m，长度17.5m，容积124m3。为了满足溜矸眼的矸石装矿车时空重车需要双道的生产要求，将溜矸眼下口巷道前后各30m扩大断面，由原先巷道净宽4.0m扩大到5.0m；由于此处巷道处于稳定围岩中，故巷道扩大断面后支护形式采用锚网喷支护形式，具体是扩帮后打锚杆、挂金属网、喷射混凝土，锚杆间、排距700×700mm，喷厚150mm。西翼采区各个工作面回采时出的矸石由胶带输送机运输到溜矸眼装矿车排出。该溜矸眼投入使用后可为西一、西二、西三采区大小共19个工作面服务，不仅节省了溜矸眼工程量及大量资金投入；而且由于溜矸眼距副井井筒近，从溜矸眼排矸系统路线短、环节少，从而加快矿车周转率。

西翼采区各个工作面溜矸眼按7m计算，共节省工程量为7×19-17.5=115.5m，每米溜矸眼成巷成本按9500元计算，可节省投资110.3025万元；各个工作面为了满足溜矸眼的矸石装矿车时空重车需要双道的生产要求，将溜矸眼下口巷道前后各30m扩大断面，由原先巷道净宽4.4m扩大到5.5m；由于此处巷道处于软岩围岩中，故巷道扩大断面后支护形式采用壁后充填支护形式，具体是扩帮后打锚杆、架设5.5m拱形棚、挂金属网、喷射混凝土，锚杆间、排距700×700mm，棚距600mm，充厚300mm；每米巷道成巷成本17500元，4.4m圆形棚壁后充填成巷成本15500元，扩巷每米增加费用2000元；优化设计实施后扩巷每米增加费用1500元；由此节省费用219.0000万元。优化设计实施后节省资金为329.3025万元。

3 结束语

W1S1段综放面优化设计实施后，该工作面达到了安全高产高效开采。因此，根据复杂条件，研究工作面合理设计，为煤炭企业的经营决策提供技术支撑和安全保障。