摘要：根据煤矿具体的地质条件，结合周围已经投产实际开采状况，对采区进行深入分析，反复比较巷道布置方案。分析了目前采区巷道布置所存在的问题及其原因，针对矿井的实际地质条件，提出了相对应的优化采区巷道布置方案，在实践中取得了较好效果。
关键词：采准采区；巷道；设计优化；
优化巷道设计就是要在确保矿井安全生产的前提下，根据现有机械装备及技术管理水平，通过优化设计，达到降低成本、安全可靠、提高效率的目的。
一、优化巷道设计的原则
1.统筹考虑采区内可采煤层层数、厚度、倾角、煤层层间距、顶底板岩性及厚度。
2.科学、合理布置采区大巷，做到各大生产系统、环节简单化，使采区整体布局合理，实现矿井集中生产，提高劳动生产率。
3.采区大巷巷道层位设计能沿煤层布置的巷道，不布置在全岩中；布置在全岩中的巷道，尽可能选择在稳定岩层中。
4.采掘工作面的布置必须充分考虑地测部门提供的采区范围内各种地质构造的发育特点、规律、性质、产状及其对煤层的破坏和对开采的影响，科学设计，减少无效掘进工程量。采掘工作面顺槽联络巷布置时，考虑对周边已掘巷道进行重复利用；在新掘联络巷时，考虑为相邻未掘巷道创造复用条件。采掘工作面巷道施工时，在遇复杂水文地质条件下，通过合理布置绕巷，避开大的地质构造区域对工作面掘进及回采期间的影响，降低生产成本。
5.对有动压影响的巷道，设计巷道断面应考虑最大允许变形量100-200mm，减少巷道维修量。巷道支护参数根据巷道的围岩性质及巷道服务年限进行选择，并根据工作面情况实行差异化设计，实现差异化支护，提高支护的可靠性、经济性。
二、布置现状
采区巷道布置传统方式基本为主要运输大巷、总回风巷布置在煤系地层的底板岩层内，用石门联系各煤层，在可采煤层底板垂距10～15m的煤系地层内布置采区运输上（下）山、回风上（下）山，沿煤层布置皮带上（下）山及工作面的上、下顺槽。这种布局在浅水平回采时，基本能满足生产的需要，但随着开采水平的延伸，采区内部巷道变形严重，断面变小，巷道底鼓严重，支架压坏，严重影响了矿井生产、通风及安全设施；在巷道的服务时间内一般要经过3～4次返修才能基本满足生产要求，特别是若主采煤层巷道顶底板岩性不稳定，极易造成底鼓或冒顶。
巷道变形的主要原因有：1）巷道布置不合理，没有遵循矿压显现规律，受巷道开掘后的应力重新分布、采煤工作面的超前支承压力影响所致；2）同时回采工作面（同一区段同一翼的上、下煤层或同一煤层的两个相邻区段同时回采）错距不合理；3）采区巷道支护方式不合理，一般采区上（下）山、石门、回采巷道的破碎带均采用钢性结构支护，属被动支护，当巷道变形到一定程度时，破坏了巷道支护，使支护失去支撑作用；4）巷道设计断面没有充分考虑应力作用所产生的围岩移近量；5）巷道的掘进时间没有考虑矿压显现时间，往往在压力明显高峰时段和采动压力显现前布置，使下阶段工作面的巷道、回采巷道受上工作面采动和工作面的超前压力的双重影响；6）往往只考虑巷道开掘时的工程量，没有充分考虑围岩物理性质对巷道稳定的重要性，没有权衡后期的维护和对安全生产的影响。
三、采准采区巷道设计优化
1、根据采区内可采煤层情况、接续要求等，确定单层布置或联合布置采区。单层布置的优点是：1）岩石巷道掘进工程量小，准备新采区时间短；2）巷道之间联系和通风系统简单，同时对生产管理水平要求相对较低；3）采区煤巷掘进速度快，能适应采煤工作面快速推进、高产高效的要求，有利于实现采掘平衡。联合布置的优点是：1）生产集中。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆可以布置较多的工作面同时生产，对于单产不高的炮采、普采采区来说，能大幅度提高采区生产能力；2）改善巷道维护条件，减少维护费用。联合布置采区设置共用上（下）山，与单层布置相比，减少了巷道工程量和维护费用；3）改善运输条件，简化矿井的运输系统。因上（下）山和集中巷服务时间长，将其布置在稳定的底板岩石中，可以按设计的坡度方向施工，巷道质量容易保证，也便于使用高效能的运输设备。
2.采区主要回风上（下）山及运输上（下）山的布置与支护。采区回风上（下）山、运输上（下）山是采区的主要上（下）山，是整个采区最先布置的巷道，一般布置在可采煤层的底板内，服务时间长，重复受采掘应力重新分布的影响，因此，采区主要上（下）山的位置应考虑巷道围岩的物理性质。生产实践表明，底板岩巷的变形、破坏与围岩性质有重要关系。岩性的差别往往使离煤层底板垂距很大的巷道比垂距小的巷道更难维护。采区主要上（下）山的位置还应考虑受采动影响的范围，巷道离煤层底板垂深越大，受煤柱上支承压力的影响越小，巷道也越稳定。巷道断面再适当扩大，就能保证巷道变形后不影响正常使用。
3.采区石门的布置与支护。采区石门是采区主要上（下）山联系各煤层、采区通风、行人、运料的主要通道，属于穿层平巷，其开掘都在采煤工作面的采动影响前，要承受本阶段内的采动影响。采区石门在有效服务时间内必须保证安全生产、通风、行人的有效断面，采区石门的布置只能从以下几方面考虑：一是在满足采面双翼布置平衡的基础上，尽量布置在无构造影响的范围内；二是在倾斜剖面上尽量与采区的上（下）山重合，便于保护煤柱的合理留设，减少采动和煤柱支承压力的影响；三是选择合理的支护方式，按接近煤层的远近可采用分段支护方式进行支护，具体就是在在可采煤层前后20m范围可采用锚网套拱形棚联合支护，其余部分可采用锚喷浆支护；四是巷道设计时要充分考虑移近量，适当加大巷道断面。
4.采区皮带上（下）山的布置与支护。容易发生变形的皮带上（下）山以往一般都布置在本煤层内，留8～10 m的保护煤柱，采用锚杆支护，顶板下沉量大，严重影响使用。因此，改变布置方式，把煤层的皮带上（下）山集中布置在距煤层10m垂距的底板砂岩内，用斜联络眼联系工作面顺槽，在支护上改用锚网喷支护，断面形状改为半圆拱，在倾斜剖面上尽量靠近采区石门，在不增加保护煤柱的基础上，能有效避免煤柱支承压力峰值的影响和减少采动应力的影响，保证了巷道的安全使用，减少了返修工程量。
5.工作面上下顺槽的布置及支护。巷道布置前，要根据上、下已回采煤层的布置情况，以及是否留有煤柱的情况来确定本煤层上下顺槽的布置位置，避免布置在应力集中区。联合布置的采区中，当煤层层间距较大，若上部煤层有煤与瓦斯突出的危险，先布置下层煤巷并回采可以使上煤层的一部分瓦斯从下层采空区泄出，并减小上煤层所承受的岩层压力，从而避免煤与瓦斯突出。煤层巷道的支护要充分考虑围岩性质，并根据现场实际施工情况及时调整合理、有效的支护方式。为避免采煤生产对上下顺槽巷道的影响，在联合布置的采区中，同一区段同一翼上、下煤层工作面的错距，要不小于50～60m。对于不是联合布置开采的近距离煤层群，上、下层的工作面错距，要保持30～50m以上。采取上述方案后，可有效控制回采巷道的变形。
6、突出煤层的巷道布置优化。如果采区内有几个煤层，并且具有保护层开采条件时，要首先开采保护层；对于没有保护层开采的单一突出煤层，应布置岩石抽采巷道，利用岩石抽采巷道施工穿层钻孔抽采煤层瓦斯，实现区域防突。运输和皮带上（下）山、主要风巷等主要巷道布置在岩层或非突出煤层中，并且需设置专用回风巷，减少井巷揭穿突出煤层的次数。每条联络石门通向回风上（下）山的通风联络巷，巷道连接要做到钝角通风，杜绝锐角通风和直角通风。
采区巷道布置是一个复杂的综合性技术经济问题，施工中要根据煤层情况、地质条件、矿井采掘接续情况等分析，通过对采区大巷及回采巷道布置进行合理的优化，尽量减少了巷道施工工程量，缩短系统形成的周期，减少成本投入，提高掘进率。从而改善矿井采掘接续紧张的局面，提高经济效益。
参考文献：
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[3]王万亮. 采区巷道布置方式评价及选择［J］. 黑龙江科技信息，2015（6）：67.
论文作者:赵春阳
论文发表刊物:《基层建设》2018年第34期
论文发表时间:2019/1/4
标签：巷道论文; 采区论文; 煤层论文; 工作面论文; 石门论文; 底板论文; 围岩论文; 《基层建设》2018年第34期论文;