煤矿回采巷道断面及支护参数优化探讨与实践

光恩彦

摘 要：多年生产实践，公司煤矿回采巷道规格及支护参数相对固定，虽满足了安全生产需要，但仍有优化的空间。为了确实做到技术、经济、安全一体化，必须按“一巷一策”的方法进行优化。在确保安全的基础上，巷道断面及支护参数不能千篇一律，应因地质条件、围岩岩性、巷道用途、服务年限等不同而变化。在准确掌握围岩物理力学性质的基础上，通过理论分析和以往经验，进一步优化巷道断面及支护参数。从2015年6月份至今在公司煤矿范围内实施，能够满足煤矿安全生产要求，2016年，经测算每米掘进巷道平均节省207元，综合单进水平较去年增加62.7米/个/月。

关键词：优化断面；支护参数；安全施工；降本增效；提高单进

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.15.065

0 引言

煤矿巷道断面大小及围岩控制直接影响煤矿安全生产，断面大小是根据采掘设备、通风、行人及巷道变形量确定。支护强度是根据巷道围岩特性确定，支护强度不够易造成安全生产事故，但是支护强度过大造成材料浪费不利于提高经济效益。断面及支護设计不合理造成现场劳动强度过大，影响生产效率的提高。只有从安全、经济、技术综合考虑进行优化巷道断面及支护设计参数，达到最科学合理的技术参数。

1 回采巷道断面及支护参数优化的探讨

1.1 煤层顶底板岩性

开采15#煤层，巷道掘进沿煤层顶板布置，自上而下所揭露的岩层为：基本顶为灰黑色中砂岩或粉砂岩，厚约6—10m，平均8m；直接顶为灰色到灰黑色砂质泥岩，厚度约5—8m，平均7m，呈条带状。伪顶为灰黑色泥岩，厚度1.5—2m，平均1.7m；直接底为灰色到黑色泥岩，厚度约3m岩性为，上部为块状泥岩，下部为薄层状泥岩。

1.2 优化巷道断面设计与原设计对比

1.2.1 巷道断面设计优化（见表1-1）

1.2.2 巷道断面设计优化方案

（1）15108胶带顺槽：巷道的服务年限较长，充分考虑满足通风、设备安装、轨道敷设以及参照以往500～1000㎜变形量的要求，按照15111胶带顺槽断面大小布置，净宽5.2米，净高3.8米。

（2）15108轨道顺槽：15102轨道顺槽在掘进和采煤期间未发生较大变形量，因此按照15102轨道顺槽断面大小布置，净宽度4500㎜和净高度3800㎜，比原设计断面缩小1.14㎡。

（3）15108高抽巷：采用综掘的最小断面，需满足综掘设备、运输设备及通风设施的安装、运行。宽度满足：80皮带宽1200㎜，平板车宽1100㎜，皮带架至巷帮间隙500㎜，皮带至矿车安全行人间隙700㎜，矿车至巷帮最小300㎜，则：最小宽度=1200+1100+500+700+300=3800㎜；高度满足： EBE200H硬岩掘进机外形尺寸（长×宽×高=11500×3600×1900mm）最大高度2000 mm，风筒直径1000㎜，掘进机至风筒安全间隙200㎜，最小高度=1000+1900+200=3200㎜，优化后比原设计断面缩小2.5㎡。

1.3 巷道支护设计对比

1.3.1 锚杆支护参数对比（见表1-2）

1.3.2 锚索支护对比（见表1-3）

1.3.3 网片对比（见表1-4）

2 煤矿回采巷道断面及支护参数优化方案的实践

2.1 安全分析

（1）巷道从掘进到回采期间变形量在可控范围，顶板最大变形量200㎜，帮部最大变形量300㎜。

（2）经过2年多的实践巷道断面及支护满足安全生产。

（3）局部卧底工程量小于5﹪。

2.2 经济分析（后附表2-1）

（1）15108胶顺设计工程量2200米，原每米材料费1535元，现每米可降低142元，节省31.2万元。

（2）15108轨顺设计工程量2200米，原每米材料费1492元，现每米可降低221元，节省48.6万元。

（3）15108高抽巷设计工程量2200米，原每米材料费949元，现每米可降低258元，节省56.7万元。

2.3 技术分析

（1）优化后的断面不仅满足当前安全生产要求，而且减少了巷道后期维修工程量。

（2）优化后的支护参数不仅满足巷道的支护强度，简化了支护工作量，提高了单进水平，方案实施后单进提高62.7米/月/个。

（3）打破支护设计固步自封的思想，为推进“一巷一策”工作方式提供了成功经验。

3 方案实施存在问题及解决办法

（1）该方案的支护强度按照理论计算，如遇下述情况，可根据现场条件合理增加支护强度。

1）掘进工作面临近或穿过断层、陷落柱、褶曲、轴部附近、煤层倾角超过15°。

2）施工中发现迎头往外100米范围托盘变形、锚杆螺母弹出、锚索断裂或抽丝、网兜等矿压显现的情况。

3）交岔点、硐室开门、空间交叉巷道岩柱小于10米。

4）顶板有淋头水或裂隙水等涌水情况。

5）沿小煤柱掘进或迎采掘进，适当调整锚杆、锚索间排距。

6）工作面切眼扩刷。

7）高抽巷底板以上1～1.5米范围若帮部围岩松动。

8）巷道帮部移近量超过300㎜。

（2）不定期对支护材料检验合格证进行抽查，建立健全支护材料复试抽检制度。

（3）加强现场施工支护质量管理，确保支护质量达到作业规程的要求。

（4）顶板离层观测、分析、总结严格按照作业规程执行。

（5）理论上根据煤层综合柱状图锚索设计在坚硬岩层中，但是现场煤层赋存条件变化较大，因此需加强现场顶板岩性探测，工程技术人员应亲自操作，体验钻进过程的难易程度，摸索更加可靠的锚索硬岩生根层。

参考文献：

[1]煤巷锚杆支护理论与成套技术[M].

[2]煤矿作业规程编制指南[M].

[3]采矿工程设计[M].