近距离煤层回采巷道的布置及压力控制的研究
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【摘 要】在设计矿井的过程中经常遇到一些难题，例如如何布置近距离煤层回采巷道、怎样使底部煤层得到解放，特别是矿井主采煤层的位置在近距层底部的时候以上问题更难解决。目前的解决方法只能是使上部煤层，特别是近距离煤层的回采和掘进速度加快。那么如何使上部煤层的掘进和回采速度得到加快呢?不仅要在单产单进上加大研究力度，巷道的布置特别是近距离的巷道布置更为至关重要。本文就某一煤矿采区的情况提出了两种布置方案，并提出了控制巷道压力的4种方法。
【关键词】近距离煤层;回采巷道;布置;压力控制
如何提高矿井的经济效益，怎样进行近距离煤层的布置，合理集中进行生产，减少万吨掘进率并且减少岩巷的工程量，在掘进的成本降低的基础之上仍然保持很高的矿井回收率，并且尽早让各个煤层生产的能力正常发挥等等这一系列问题，都需要我们工作人员不断给予解决。下面通过某煤矿中央采区的例子，针对以上的问题做出研究以及探讨[1]。
1、布置方案设计
1.1采区概况
巷道的上部的标高界限是-200m，巷道下部标高界限为350m，F2断层为左部界限，F4断层为右部界限。倾斜的平均长度为800米，一翼走向的长度为650米，采区一共有4个煤层是可采的，8、9层是近距离煤层，10层为最底部煤层，是主要的采煤层[2]。
1.2方案I
1.2.1巷道布置方式。上部煤层(8层)：布置方式为双巷布置。处于胶带运输巷和轨道运输巷间的净煤柱为10m，每隔80―100m有1个联络巷。9层：布置方式为单孔送巷内错式[3]。上部煤层的胶带运输巷和胶带运输巷内错以及轨道运输巷与上部煤层的轨道运输巷均内错5m。在轨道运输巷和胶带运输巷之间的煤柱为25.5米。胶带运输巷和轨道运输巷都采用了梯型的金属支架进行支护。
1.2.2掘进施工顺序。较近的层间距受到矿山压力的影响，上部煤层回采工作面所在位置会限制和制约底部煤层的掘进准备和采面接续。因此，如果要保证生产的过程安全化并且在此基础之上大大减少巷道的维修强度那么就有必要很好地对巷道施工的顺序进行一系列的相应的安排。上部8煤层巷道在实行施工的时候的接续需要照采煤工作面来进行。首先要进行上部煤层的同一区段的回采，回采完毕之后再在对下部9煤层轨道运输巷开始掘进，掘进胶带运输巷需要等上部8煤层的同一区段以及下区段的回采都进行完毕之后才能开始。这种方法同样适用于其它区段。如果对下部煤层胶带运输巷的掘进不能按照规定的方法和时间进行那么就会造成胶带运输巷出现严重变形的情况，巷道也不能使用了，只有对巷道进行重新整修，这样使得成本增加，也导致准备的工期延长，对安全生产来说是十分不利的，当层间距＜5米的时候这些问题更加明显。
1.3方案Ⅱ
1.3.1巷道布置方式。上部煤层(8层)采用的布置方式为单孔送巷和沿空留巷。巷道掘进到切眼处之后停止，然后为使底部9煤层开切眼和联络巷相联需要再掘一个联络巷。现在都是采用机轨合一的方式做成的巷道的断面，巷道的支护一般采用金属可缩性的支架。下部9煤层的布置方式一般有两种，主要包括单孔送巷和沿空留巷平行[4]。巷道的支护用的是梯型金属可缩支架，巷道的断面是机轨合一的模式。
1.3.2掘进施工顺序。下一个区段的运输巷要掘进到边界在上部煤层(8层)的上一个区段在回采的时候，这样做的目的是为了使用下部煤层掘进时能够比较方便，同样这样的方法也适用于其它的区段。下部9煤层运输巷可以和上部8煤层同一区段的回采工作面有一定的滞后距离，施工的起点位置为边界，施工的终止位置可以延伸到中央石门方向，上部煤层下一区段的运输巷和本层下一区段的开切眼都可为生产系统服务。为了较大程度地缩短掘进运输战线，可以采取石门处的对透施工方法，对透施工必须要在完成了上部煤层的回采之后进行。以上方法同样适用于其它的区段。
2、近距离煤层回采巷道的压力控制
目前,减少巷道压力的措施为：一是避免产生高应力集中区;二是在已产生高应力集中区时,改变煤层和围岩的物理力学性质。
2.1巷道卸压
掘巷卸压法是指开掘卸压巷（槽）在被保护巷道和硐室附近围岩中，作用是保护2者，并让它们的应力得到降低，对于围岩的稳定性提高也有一定的作用，这样围岩变形的程度也能达到最小。该方法的实质：巷道或者硐室的开掘主要是为了卸压，开掘的地点要选在被保护的巷道周围。
2.2煤层高压注水
煤层注水是在采掘之前进行的，具体的方法是通过压力注水的方法对煤层注水。注水的地点一般选在已经掘进完毕的回采巷道或者距离比较较近的巷道里，注水的目的是改变巷道内煤的物理和力学的性质，起到改变作用的原因就是因为压力水的和煤发生了物理力学作用，使煤层冲击倾向性降低。实施煤体高压注水卸压，入手处为改变煤体的物理机械特性。压力水在煤层内部有双重作用，一是在进入煤体之后发挥压裂作用，另一方面沿着弱面流动发生对煤体的冲刷作用。此外压力水还有水楔作用，通过裂隙尖端来实现，这样一来破坏了煤体的整体性，煤体原有的裂隙得到了扩大，煤体上还有新裂隙产生。注水的方法起到的作用也是多样的，它可以消除或减缓冲击地压威胁，另外还能够消尘和降温等。
2.3爆破卸压
爆破卸压也是常用的卸压方法之一，它的实施目的是改变煤层的应力分布情况，主要方法是在煤岩体中钻孔和进行爆破。煤体中的弹性能在受到振动爆破之后可以在最高程度上得到释放，在工作面附近及巷道两边形成卸压破坏区，压力升高区转移到煤体深部。合理布置及合理的装药量不仅形成岩体震动，并可在一定程度上形成煤体的松动带，这样也方便了落煤过程的进行。
2.4钻孔卸压
煤体可以积聚一定的弹性能，这些弹性能增大了煤层的压力，所以释放弹性能也是卸压的方法之一，释放弹性能现在采用的是煤体钻孔的方法。弹性能释放之后也使应力的升高区被消除了。顶板岩层作用在煤体上，工作面前方煤体所受的压力大幅升高，钻孔卸压的钻孔是为了转移高应力，高应力原本是作用于周边围岩的，在发生转移之后就转向了卸压区以外的岩体深部。钻孔卸压虽然有一定的效果但是也有一定的代价，即破坏了巷道周边岩体的完整结构。
3、结语
通过以上措施的实施该矿区取得了较好的经济效益，因此我们可以看到合理布置近距离煤层回采巷道以及有效控制巷道压力是十分必要的。
参考文献
[1] 谭志祥.采动区建筑物地基、基础和结构协同作用理论与应用研究[D].中国矿业大学,2006.
[2] 金亮星.高速铁路路堑岩质边坡的动态响应及稳定性研究[D].中南大学,2007.
[3] 周宗红.夏甸金矿倾斜中厚矿体低贫损分段崩落法研究[D].东北大学.2006.
[4] 金长宇.水电站地下厂房的围岩稳定分析与变形预测[D].大连理工大学,2007.