新元煤矿突出煤层回采巷道优化设计探讨
煤矿新标准化优化矿山设计
煤矿新标准化优化矿山设计随着社会的发展和经济的进步，煤炭资源的开发和利用问题日益凸显。
在煤矿开发中，矿山设计起着关键性的作用。
为了更好地提高矿山的效益和安全性，煤矿新标准化优化矿山设计逐渐成为行业的热点和关注焦点。
一、煤矿新标准化背景分析煤矿作为重要的能源资源，其开采与利用一直是保障国家经济发展的重要支撑。
然而，传统的煤矿设计存在一些问题，如资源浪费、环境污染、安全隐患等。
因此，提出煤矿新标准化优化矿山设计的需求迫切。
二、煤矿新标准化优化矿山设计的意义1. 资源利用效率提高：煤矿新标准化优化矿山设计能够通过科学规划和布局，合理利用资源，提高矿石的回收率和产量，减少资源浪费。
2. 环境保护和可持续发展：优化矿山设计可以减少对环境的破坏，合理规划生态恢复区，降低矿产开采对生态环境的影响。
3. 安全隐患减少：新标准化优化矿山设计能够降低事故发生的可能性，提高煤矿的安全性和稳定性，有效保障矿工的生命财产安全。
三、煤矿新标准化优化矿山设计的基本原则1. 科学性原则：设计方案必须基于科学的数据和分析，而不是主观臆测。
2. 经济性原则：设计方案必须符合煤矿的经济可行性，保证企业的盈利能力。
3. 安全性原则：设计方案必须考虑到矿山作业过程中的各类安全隐患，确保矿工的安全。
4. 环保性原则：设计方案必须符合环境保护要求，减少对环境的污染和破坏，实现可持续发展。
四、煤矿新标准化优化矿山设计的关键技术和方法1. 先进的测量技术：利用先进的三维激光扫描技术和遥感技术，获取准确的地理信息数据，为矿山规划和设计提供数据支持。
2. 数值模拟和仿真技术：利用计算机模拟和仿真技术，模拟矿山开采过程中的各类参数和情景，预测和评估各类风险。
3. 先进的规划与设计方法：采用多目标优化方法和智能算法，结合实际情况和目标要求，得出最佳的矿山规划和设计方案。
4. 先进的矿山安全控制技术：应用传感器网络技术、无线通信技术和人工智能技术，实现对矿山各类安全隐患的实时监测和预警。
回采工作面放顶煤工艺的优化设计
回采工作面放顶煤工艺的优化设计一、引言回采工作面是煤矿生产过程中的重要环节，放顶煤是指在煤层开采时剩余在工作面上的煤层，在日常生产中，合理地处理和利用放顶煤是提高煤矿生产效率和资源利用率的关键。
对回采工作面放顶煤工艺进行优化设计，将对煤矿生产起到积极的促进作用。
二、放顶煤工艺的现状与问题分析目前，我国煤矿回采工作面放顶煤的处理方式主要有两种，一种是将放顶煤直接堆放在地面上，另一种是通过输送带运输到地面或其他地方进行处理。
这两种方式都存在一些问题和不足。
将放顶煤堆放在地面上容易造成煤层资源的浪费，而且容易导致环境污染；通过输送带将放顶煤运输到地面或其他地方处理，需要耗费大量的人力和物力，并且运输过程中还容易产生安全事故。
在当前的煤矿生产中，由于对放顶煤的利用率不高，导致煤矿企业的生产效率较低，直接影响到企业的经济效益和资源利用效率。
需要对回采工作面放顶煤的工艺进行优化设计，以提高放顶煤的利用率和降低对环境的影响。
三、放顶煤工艺优化设计的原则在进行放顶煤工艺优化设计时，需要根据煤矿的实际情况和资源利用率的要求，制定相应的设计原则，以确保设计方案的科学性和可行性。
主要包括以下几个方面的原则：1. 提高放顶煤的利用率。
放顶煤是煤矿的宝贵资源，因此在设计工艺时，要充分考虑如何将放顶煤充分利用，确保资源的最大化利用。
2. 减少对环境的影响。
在放顶煤的处理过程中，要尽可能减少对环境的影响，降低对大气和土壤的污染，保护周围的生态环境。
3. 提高生产效率。
设计的工艺方案应当能够提高生产效率，降低生产成本，提高企业的经济效益。
4. 提高安全性。
在工艺设计中，必须优先考虑安全生产，避免发生意外事故，确保生产人员的安全。
这些原则将成为放顶煤工艺优化设计的指导思想，为后续的设计工作提供依据。
四、放顶煤工艺优化设计方案在以上设计原则的指导下，对回采工作面放顶煤的工艺进行优化设计，提出了如下方案：1. 采用综采工作面回收顶煤设备。
回采工作面放顶煤工艺的优化设计
回采工作面放顶煤工艺的优化设计放顶煤采煤实际上为一种长壁综合机械化采煤工艺技术，这一新的开采技术拥有着相当突出的经济效益优势，更有甚之，它被认为是采煤方法的革新型技术。
本文将会基于实例，借助于在实验室之内展开相似模拟处理的办法，由顶煤块度层面、由诸多能够给顶煤的垮落空间以直接影响的几大要素（如放煤步距、采放壁）的层面，来展开细致的分析，以了解其对顶煤垮落的实际影响。
1 回采工作面放煤工艺特点放煤工艺技术的关键是针对放顶煤的总体采煤资源采出率来进行提高，其具备的关键的特点为，借助于顶煤冒放控制这一基本理论，来重点针对综采工作面以提高其顶煤采出率。
此外，就煤层赋存的总体状态而完成了前述技术的应用之后，能够就工作面来对其顶煤采出率加以提高，具体提高程度可超80%。
通常来讲，可于原顶煤采出率的基本线上，提高5～10%，如此一来，将收获不俗的经济效益，这一点亦是放顶煤采煤工艺的持续发展所无法脱离的条件。
2 回采工作面放煤工艺优化设计由于某矿给定了全新的煤矿产量任务计划，要把该计划执行到位，对于组织井下煤矿的开采生产来讲，无疑属于重大考验，因此，基于按月地、科学地执行好此任务，矿井的处领导就某一些保证工作设定了新的安排，在此之中囊括了：对采煤工作面（N4004）的放顶煤工艺加以改进，以尽全力地把“精煤”采出。
本文具体地考虑了工作面回采的整体的采掘状况，针对产煤工艺而展开了下述的几大改进工作：2.1 工艺优化设计思路怎样针对“采面放煤”这一工艺来进行真正的到位优化，本文所给以的全方位建议是，把下述的几大步骤完成好：①就采面放煤实际进行时的基础条件，来展开针对性的分析;②依照某矿的采面装备现状以及煤炭赋存、基于放煤的基础理论，来展开细致性的分析，之后，着重地由理论层面来进行考虑，选定了多种科学的放煤采煤方案;③基于某矿的真实生产状况，对可进行实际放煤效果检验的具体指标加以明确;④对已选出的每一个理论检测方案，依次地给以操作安排，展开真实的验证，以及，把效果检验时的所有统计数据搜集起来。
新元煤矿3#煤南区集中胶带大巷加固方案设计
８ ２
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２ ０ １ ６ 年第 ４ ２ 卷第 ２ 期
Ｖｏ １ ． ４ ２ Ｎｏ ． ２
Ｅｎｅ ｒ ｇ ｙ Ｔｅ ｃ ｈ ｎｏ ｌ ｏ ｇ ｙ ａ ｎ ｄ Ｍａｎ ａ ｇ ｅ ｍｅ ｎ ｔ
１ 南 区集 中大 巷 变 形 概 况
新元煤矿 ３ 煤 南 区集 中大 巷 自西 向东 依 次
为南 区集 中 回风 大 巷（ 西） 、 南 区集 中胶 带 大 巷 、 南
区集 中辅 运 大巷 、 南 区集 中 回风 大巷 （ 东） ， 按 照 规 划 ，南 区集 中大巷将 服务整 个南 翼采 区近 １ ０ ０个 工作 面 ， 服 务年 限预计 在 ５ ０ ａ以上 。
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图１ 南 区集 中大 巷 与 采 面 巷 道 布置
２ ０ １ ７年 ４月
Ａ ｐ ｒ ． ， ２ ０ １ ７
徐慧刚
新元 煤 矿 ３ 煤 南 区集 中胶带 大巷加 固方案设 计
新元公司9号煤开拓延伸方案的研究
新元公司9号煤开拓延伸方案的研究作者：徐慧刚来源：《中国科技博览》2013年第01期[摘要]：隶属于阳泉煤业（集团）有限责任公司旗下的山西新元煤炭有限责任公司，管理众多煤矿，各个矿井情况复杂，经过不断的发展和改进，每年创下很高的经济收益。
随着煤炭开采量的增大，矿井情况更加复杂，为此该企业要进行煤矿开拓延伸改革。
本文对新元公司9号煤开拓延伸进行分析，分析情况如下：[关键词]：煤炭开采开拓延伸方案优化中图分类号：TQ54 文献标识码：TQ 文章编号：1009-914X（2013）01- 0044-01一、概况山西新元煤炭有限责任公司矿井位于山西省晋中市寿阳县境内，系阳泉矿区寿阳新区新开发的矿井之一，隶属于阳泉煤业（集团）有限责任公司，矿井工业场地距寿阳县城西北约5km。
矿井设计生产能力为一期300万t/a，二期为500万t/a。
2011年新元公司全年商品煤完成445.87万元，销售收入完成28.66亿元。
利润完成5.0亿元，在阳煤集团排名第一位。
原设计9号煤开拓延深从冀家垴风井井底附近向西布置3条暗斜井，分别为胶带暗斜井、材料暗斜井和回风暗斜井，其中胶带暗斜井从集中胶带大巷机尾以15°下坡落底于9号煤底板下方50m的太原组石灰岩中，在9号煤下方布置煤仓，通过清理撒煤斜巷与9号煤辅运大巷相连；材料暗斜井从东辅运口以7°下坡落底于9号煤；回风暗斜井从回风立井北侧的总回风巷以16°下坡落底于9号煤。
由于原设计存在运输环节多、胶带暗斜井落底到太原组石灰岩中有带压开采突水危险、材料暗斜井开口位置将与冀家垴进风井的3号煤北总进风贯通、9号煤风量大3条暗斜井风速超限等诸多问题。
需要对9号煤的开拓延深进行优化。
通过研究3号煤现有巷道层位、标高，由于两层煤煤质不同，需要利用主斜井和集中胶带大巷胶带输送机分时段运输不同煤种，9号煤胶带大巷必须与集中胶带大巷布置在同一直线上，并通过各自煤仓的储存功能实现分装分运。
基于顶煤厚度的一次性放顶煤工作面回采技术优化探讨
基于顶煤厚度的一次性放顶煤工作面回采技术优化探讨摘要：顶煤是煤矿开采过程中存在的一种矿山压力，对回采工作面的安全和高效进行影响。
而顶煤厚度作为顶煤的一个重要参数，对回采技术具有重要的影响。
因此，基于顶煤厚度的一次性放顶煤工作面回采技术优化成为当前煤矿开采领域的研究热点。
本文旨在探讨基于顶煤厚度的一次性放顶煤工作面回采技术的优化方法和效果。
通过本文的研究，将有助于提高煤矿回采的安全性和效率，为煤矿工作面的合理开采提供技术支持和指导。
关键词：顶煤厚度；一次性放顶煤工作面；回采技术引言煤矿是煤炭资源开采的主要场所，回采工作面是煤矿开采的核心区域。
在回采过程中，顶煤是一种常见的地质现象，它指的是煤层上方的未采煤部分。
顶煤的存在给回采工作面带来了许多挑战，包括安全风险、工作效率低下以及设备损坏等问题。
顶煤厚度是衡量顶煤影响程度的重要参数。
顶煤厚度的增加会导致回采工作面的地压增大，增加了煤矿事故的风险。
同时，顶煤厚度的增加也会影响回采的效率，增加回采成本和能耗。
因此，针对顶煤厚度进行合理的回采技术优化研究具有重要意义。
目前，煤矿工程领域已经提出了一次性放顶煤工作面回采技术，该技术能够在一次掘进的过程中将顶煤全部或部分放顶，从而降低了顶煤对回采工作面的影响。
然而，在不同的顶煤厚度条件下，一次性放顶煤工作面回采技术的效果存在差异。
因此，有必要对基于顶煤厚度的一次性放顶煤工作面回采技术进行优化探讨，以提高回采的安全性、效率和经济性。
本研究旨在通过对顶煤厚度的影响因素和一次性放顶煤工作面回采技术的优化方法进行深入研究，为煤矿回采工程提供科学依据和技术支持，促进煤矿行业的可持续发展。
1基于顶煤厚度的一次性放顶煤工作面回采技术的作用1.1提高回采效率顶煤厚度较大时，传统的逐层回采方式效率低下。
一次性放顶煤工作面回采技术通过在一次掘进中将顶煤全部或部分放顶，能够显著提高回采效率，减少回采工作面的开采周期，提高产量和生产能力。
回采工作面巷道布置优化
１旋 工说 明
位施 工 。
地质 说 明。 该 区域 内地 质构 造简单 ， 为一 单斜 构 ， 造， 共 有４ 、 ６ 、 ７ 、 ８ １ － 、 ８ 层五 个 可 采煤 层 。 且４ ６ 层均 已采 完 ， ８ 上 层在 一 １ ７ Ｏ 标高 以上 为 采空 区 ， 一１ ７ Ｏ 一 一
巷道 稳定 的合理 垂 距为６ 米， 我 们所施 工巷道 距 ８ －层 底 板垂距 基本 合理 。 １ Ｃ ． 巷
总之 ， 经过如上论证， 确定了新的布置方案， 即皮带道在８ １ － 层区下， 距８ － １
层 水平 距离 ７ 米 平行 于８ 上 层 皮带道 ， 串车道 里重新 布置 ， 距 皮带道 ｌ ８ 米方 位平 行 于皮 带道 ， 外 部借助 ８ 上 层 串车道 ， 皮 带道 与串车 道之 间每８ 咪 做一 连络 串。 此方 案有 如下 优点 ： （ １ ） 掘进 工程 量相 对减 小 。 （ ２ ） 可缩短 掘进 工期 。 （ ３ ） 利 用
响。 从 回采 工作 面矿 山压力 显现 的基本 规律 可 以看 出随着 回采面 积的 增大 ， 采
由于 ： 层右二 片 、 右 三片 里均 在空 区 ， 且 右二片 串车道里部 受二 次回采 的 影响 ， 已无 法恢 复 ， 所 以决 定里 部 重新 布 置车 道 ， 车距８ 层 右二 片 皮带 道 １ ８ 米 处８ 层煤 中 ， 由措施 巷 向里 重 掘一 段 长约 ２ ４ ０ 米 串车 道 。 因此 ， 段８ 上 层 中、 上、 下片盘 均 已采 已采完 。 所 以此 段支 护加 强 随着 回采及 掘进 工 作推 进将 逐渐 趋 于稳定。 外 部８ 上层右 三片 没有 回采 ， 只是 右二 片正在 回采 ， 经过 观察对 ８ －层 右二 １ 片 串车 道 影响 不大 ， 采 后只 需稍 加维 护 即可使用 。 （ ４ ） 支护 方 式。 采区工字 钢棚 子支护 ， 为 了减 轻动压 影响 ， 采取 了缩小 断面 ， 加 密棚 距 ， 永久 支护 跟 迎头 ， 刹 帮刹 顶等 措施 。
试论煤炭煤层综采工作面设计优化方案
试论煤炭煤层综采工作面设计优化方案发表时间：2017-07-10T16:24:26.180Z 来源：《基层建设》2017年第7期作者：陈进 1 舒永生2 [导读] 2016年以来，由于煤炭市场的持续低迷，大湾煤矿为保证11#煤层的连续回采，通过优化原有设计方案，将原设计的121100工作面分为2个工作面、加强现场劳动组织管理，大大提高了施工的劳动效率，预计121100（1）工作面2017年1月份出面，保证了我矿的11#煤层综采工作面的接续。
贵州水城矿业集团股份有限公司贵州 553012 摘要：2016年以来，由于煤炭市场的持续低迷，大湾煤矿为保证11#煤层的连续回采，通过优化原有设计方案，将原设计的121100工作面分为2个工作面、加强现场劳动组织管理，大大提高了施工的劳动效率，预计121100（1）工作面2017年1月份出面，保证了我矿的11#煤层综采工作面的接续。
关键词：11#煤层连续回采；接续一、概况大湾煤矿位于六盘水市钟山区大湾镇和威宁县二塘镇、东风镇境内,水城矿区西北端，地理坐标：东经104º36′56″至104º39′15″，北纬26º44′30″至26º48′53″。
大湾井田属二塘向斜中深部，井田东自煤层露头，西至第14勘探线，NE翼以2#煤层+1700米标高与木冲沟井田为邻，SW翼以F2号断层与顶拉井田相毗连，走向长11km，井田平均倾斜宽2.5km，面积23.7km2。
二、工程地质条件2.1、121100工作面工程概况 121100工作面原设计切眼长度为164.7m，121100机巷长度为822m，121100轨巷及联络巷长度为870m，121100瓦斯巷941m，合计工程量为：2797.7m，地质储量为48.9万吨。
121100工作面原设计 2.2、121100工作面布置情况工作面位于大湾煤矿东井西翼，地表对应为荒山陡坡地形，上部为120200工作面采空区，西面为121101工作面采空区，南面为西翼集中皮带运输巷。
回采工作面放顶煤工艺的优化设计
科学技术创新2021.26回采工作面放顶煤工艺的优化设计
刘宇鹏（河南永锦能源有限公司云盖山煤矿二矿,河南许昌461000）
顶层石窟开采是一种综合机械化的长壁开采技术，这种新的采矿技术对经济利益有很大的好处。然而，顶层煤层空化的新技术涉及大范围的工作表面周围岩石的损伤，低回收率和气体排放量的增加。由于过去缺乏这项技术的基础研究，所以在中国这项技术的进一步发展受到限制。在本文中，通过结合实际情况，将采矿和空化比，空化步骤距离，使用实验室类似模拟方法分析从顶部煤炭碎裂等因素对顶层煤炭空化的影响,为改善完全机械化的上煤炭运输开采中的最高煤炭回收率提供理论基础。1回采工作面的现状分析1.1回采工作面放煤工艺特点顶煤挖掘技术的主要特点是，采用顶层煤炭运输控制理论，将提高顶层煤炭的洞窟率，解决相应的顶层煤炭损失问题。另外，根据煤层产生条件，通过实现上述对应技术，可以使工作面的最上部煤炭分配率增加80～90%以上。一般来说，根据最高煤的采集率可以增加5~10%，其经济利益是相当可观的，对于最高煤角色矿的可持续开发也是必要的。最高级的煤炭运输技术主要是最终的煤炭运输技术、煤炭分配步骤、煤炭运输法和终端煤炭空化等，主要是在工作面结束之前停止分配，提前放置约10m，我们必须注意解决两个问题，选择最终开采线的合理位置。在稳定的屋顶状态下制作去除支撑的空间，有效防止后面进入。在工作方向的两个步骤中，两个顶层煤层空化之间的距离被称为循环空化步骤。间接热移动干燥机的原理是，为了确定循环煤绘制的步进距离，要完全分解，并在缓慢的范围内制造最高的煤炭，提高恢复率，减少致癌原率。当确定空化距离时，应保证覆盖开口以上最上部的煤被松软的顶层炭填满。空化间隔的大小主要与顶层炭的厚度有关。当最大的煤炭厚度较小时，通常采取一个采矿和一个洞穴更为合理；如果顶部的煤炭厚度较大，则可以适当地增加空化步骤，并且可以使用两个采矿和一个移动或两个采矿和一个移动。空化距离与屋顶空化和移动特性和顶层煤炭碎裂程度有关，由图1得出，煤层的薄厚程度对钻孔偏斜的影响：煤层厚度在3m以下的钻孔偏斜程度较小，煤层厚度在3m以上的钻孔偏斜程度增加。1.2回采工作面放煤工艺优化设计作为优化“煤矿开采”过程的方法，本文提出的综合建议是完成以下步骤，根据采矿面设备的现状和煤炭保管、制图的基础理论，进行了详细的分析，选定了各种制图采煤方式。根据矿山的实际生产情况，定义了用于测试实际煤炭绘制效果的特定索引，关于各自选择的理论测试方式，依次进行运算配置，进行实证收集效果测试的所有统计数据。冶炼煤炭的科学方法当然可以使煤的接触面均匀，因此显然可以截断，最好的煤炭回收完全完成，可以减少混合。在整个煤炭制法中，如果煤炭制法不能有效控制，则顶层煤炭混合研究的情况非常严重，特别是导致煤炭损失的明显情况。2放顶煤工艺的优化设计2.1煤炭制图步骤的优化设计如果煤炭制图步骤的选择是科学合理的，它确实可以改善恢复率，在一定程度上减少致癌原率。更好的采煤阶段可以在顶层煤的顶部制造源，毫无疑问顶层煤后有时可以到达采煤口。这样，就可以完全发挥出煤炭提取效果，达到最好的程度。如果煤炭开采超过标准限界，最上面的煤炭上的雁根将首先到达煤炭开采口。而且，在炭后面很难将其排出。如果煤炭抽选工程低于特定界限，科格尔将在煤炭初期阶段进入采煤口，使上面的煤炭难以完全排出。练习后，如果空化步骤真的是科学的，最上面的煤炭对应空化量自然会达到最大，而量也会达到最小。实际上，我们有一个特殊的理论，可以用来指导绘制方法选择椭圆体理论。根据不同的煤炭制法，分析具体的煤炭制法，展示了在矿山后方的煤炭的伽玛混合的实际情况。煤炭的抽选在几个圆形截面上进行。煤炭运输按区间和间隔按一轮的顺序进行，以回环和单轮序列绘制煤炭。2.2煤层情况及相似模拟试验以15个煤层的开采为例，石层的厚度为5.4～7.93米，平均6.38米，煤层为两层岩石，岩石的上层相对稳定，厚度为0.2～0.3m，岩石分布的下层不稳定，厚度为0～1m，石材系数f为2.5，煤炭的单位重量为4.4tm3。长方体是高纯度的黑色页岩。立即屋顶的厚度平均为1.72米，为0.5～3.15米。主要的屋顶是深灰色的石灰岩和石灰质页岩，硬度为10.62米。直接底为深灰砂页岩、硬岩、厚度1.94～3.1m、平均厚度2.8m。在工作方面，采用了长壁后退的完全机械化的顶层煤炭运输采矿，一次采用全高开采法和全覆盖法进行管理。工作方面全长116米，罢工长861米，矿山高6.38米。由于采掘过程中上层地基运动的特性和顶层煤笼的特性，完全机械化的上部煤层空化面中周围岩石的移动空间包括5个区域和支撑面积，顶部煤炭破碎排放区，填充面积，在可大致区分为煤炭壁的周期性破坏和下沉区域支撑区域，
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1 山西新元矿突出煤层综采工作面 回采巷道布置优化设计探讨 郑建平1,2 (1 中国矿业大学（徐州） 矿业工程学院，江苏徐州 221116；2 山西阳泉煤业（集团)股份公司生产部 山西阳泉045000) 摘要：现阶段在高瓦斯矿井，工作面通风方式是否合理严重影响矿井的安全高效生产。针
对山西新元煤矿310203工作面回采巷道原始布置中煤柱留设较多、动压影响大、通风复杂等问题，采用理论研究对其进行优化设计。最终确定将工作面长度增加为300m，两条回风巷布置在工作面中间，采用“三进两回”的通风方式，两个工作面之间只留设一条护巷煤柱。经过研究分析得出采用这种新型的巷道布置方式既能够有效防治瓦斯突出，保证矿井通风安全，又能够提高煤炭回收率，最终保证矿井安全高效生产，增加矿井经济效益。 关键词：突出煤层；综采工作面；通风方式；回采巷道布置；
中图分类号：TD 724 文献标识码：A The optimization design of mining gateway of the thick gas fully mechanized coal face in Xinyuan coal
ZHENG Jian-ping1,2
(1. School of Mines, China University of Mining and Technology, Xuzhou Jiangsu 221116; 2 production Place , Shanxi Yangquan coal (group) Co. Yangquan Shanxi 045000) Abstract: At the current stage, there is the serious influence whether reasonable ventilation
mode of production safety and efficiency mine in mining coal. According to the 310203 coal face in ShanXi Xinyuan mining, the coal pillar was too much ,dynamic pressure was too high and ventilation complex in original layout of extraction roadway. So the theoretical research on the optimization design is used. Finally the length of the coal face is 300m, one ventilation roadways is in the middle of face, ventilation mode is “three inset and two back” and establish two pillars. After using this new study concluded that neither of gasout can be Effective prevented and roadway layouts of mine ventilation can be safety and can improve coal recovery, increase mine economic benefits finally. Key words: thick gas; fully mechanized coal face; Ventilated mode; layout of mining gateway
随着矿井开采的发展，瓦斯成为矿井安全高效生产的一大制约因素[1]。为了防治瓦斯突出，矿井不得不采取增加通风量，进行预抽采瓦斯等降低瓦斯的技术[2-3]。山西新元煤炭有限责任公司属煤与瓦斯突出矿井，为保证回采工作的安全，工作面布置五条回采巷道，采取“三进两回”的通风方式，巷道之间留设22m煤柱，存在巷道变形大、通风能力差、本煤层瓦斯抽放及防治突出效果不好，煤炭损失严重等问题，因此需要对
其进行优化设计。 1 矿井概况 山西新元煤炭有限责任公司属山西阳泉煤业（集团）控股公司，煤层储量十分丰富，赋存以稳定、较稳定型为主，倾角一般3°～6°，井田内地质构造简单，以宽缓的褶曲为主，断层、陷落柱稀少，无岩浆岩侵入。井田内水文地质条件简单。现开采3#煤层，3#煤为中灰、特低硫、低磷、极易选的贫煤、贫瘦煤，是优质的高炉喷吹煤和出 2
口煤。 1.1 煤层地质条件 310203回采工作面煤层厚0.40～4.08m，平均2.77m；结构简单，一般含一层泥岩夹矸。煤层由西向东由薄变厚，又渐趋变薄，以中厚煤层为主。本层基本属于全井田稳定可采煤层。其顶板为砂质泥岩、泥岩，局部为中、细粒砂岩；底板为砂质泥岩，局部为细、粉砂岩。 1.2 煤层瓦斯赋存状况 井田内煤层埋深大，瓦斯含量高，有突出危险。煤层经实际回采过程中测定，310203回采工作面经过6个月本煤层钻孔预抽以后，平均绝对瓦斯涌出量37.65m3/min，相对瓦斯涌出量6.78m3/t。 根据各煤层煤尘爆炸性试验结果表明，各煤层煤尘均有爆炸危险性。 因此需要保证工作面生产所需通风风量，同时在回采前对工作面进行预抽采瓦斯。 2 回采巷道原设计布置 矿井采用斜井开拓，下行开采。工作面采用倾斜条带式布置方式。初期回采工作面布置在大巷的南侧，采用倾斜长壁仰斜开采。 310203工作面走向长度1876m，倾斜长度240m。考虑到工作面煤层瓦斯含量较高，根据通风要求，工作面共布置五条回采巷道，沿上一工作面采空区侧布置两条回采巷道，其中一条胶带巷、一条进风巷（上一工作面开采时分别作为配风巷和瓦斯尾巷；工作面另一侧布置三条回采巷道，其中一条回风巷、一条配风巷、一条专用瓦斯尾巷。每两条回采巷道间留置22m的保护煤柱。 同时为保证在回风巷和瓦斯尾巷之间风量的平衡和风流的稳定，在回风巷和瓦斯尾巷之间每隔50m设计一个通风联络巷。 为了在推进过程中不断从配风巷给瓦斯尾巷配风，瓦斯尾巷和配风巷之间每隔100m施工一个通风联络巷。 在瓦斯尾巷向工作面斜上方布置瓦斯抽放钻孔，抽放临近层及冒落带裂隙瓦斯。钻孔倾角25°~40°，孔深70m，孔距20-30m，孔径200mm。 310203综采工作面回采巷道的布置如图1所示。
240m22m310203工作面
西三正巷西三副巷
西四正巷西四副巷西四中间巷
停采线100m
50m22m
图1 工作面回采巷道布置图 Fig.1 The layout of mining gateway in coal face图中西三正巷作为运输巷；西四副巷作为回风巷；西四中间巷作为专用瓦斯尾巷；西四正巷作为配风巷，为瓦斯尾巷配风。 由于3#煤属于突出煤层，开采前，在回、进风巷向工作面煤层中施工抽放钻孔，钻孔设计深度150m，每米1个孔，抽放本煤层 3
瓦斯。 3 原巷道设计存在的问题分析 310203工作面原回采巷道布置设计存在以下问题： （1）工作面设计长度240m，在两条回采巷道向工作面打抽放钻孔时，受煤层起伏变化影响，钻孔施工难度大，成孔率低，工作面中部往往留下抽放盲区，预抽瓦斯防突效果一直不很理想。实际回采过程中，就多次发生由于抽放钻孔有盲区而导致瓦斯突出现象。 （2）两个工作面之间布置三条回采巷道和两条煤柱，煤柱损失较大。 （3）回风巷道和瓦斯尾巷之间的每50米布置一联络巷，一是增加巷道掘进量，二是大大增加闭墙的工程量，尤其是掘进期间进闭墙材料难度非常大，经常是人背肩扛，致使工人劳动强度大，人工费用成倍增加，且效率低下。 （4）运输巷道只能布置在邻近上一个工作面采空区一侧，受二次动压影响，巷道变形严重，维护困难，严重影响回采过程中设备的推移。 （5）三条相邻巷道同时平行掘进，通风系统复杂，系统可靠性低，施工组织困难，制约巷道单进水平的提高。 （6）由于煤层瓦斯含量高，根据以风定产，工作面产能受到限制。同时，由于工作面风量经常处于风速的上限，煤尘较大，工作面环境恶劣，回风巷道粉尘大，造成较大的安全隐患。 （7）根据以风定产原则，为保证瓦斯不超限，除限制采煤机落煤速度外，不得不考虑缩短工作面的长度，以降低煤层的绝对瓦斯涌出量，这将严重制约矿井高产高效的发挥。 4 回采巷道优化设计方案 4.1 突出煤层综采工作面通风及抽放技术研究 U型通风方式是我国大部分采煤工作面采用的通风方式，但是这种通风方式有其自身的局限性，例如采用这种通风方式上隅角瓦斯浓度会升高，不利于矿井安全生产[4]。 另外一种是U+L型通风方式，属于一进两回的通风系统，这种系统不仅增加了工作面的风排瓦斯量，而且由于瓦斯浓度分布的改变，在风流压差的作用下采空区的相当大的一部分瓦斯被引入专用排瓦斯巷，减少了工作面上隅角的瓦斯涌出，大大改善了U型工作面上隅角瓦斯超限问题。 还有一种是Y+L型通风方式，这种通风方式能够避免上隅角瓦斯超限，但是要求维护采空区巷道，这不仅增大了巷道的支护和维护强度，而且往往因巷道两帮封闭不严(这几类方式本身要求回风巷有部分漏风)，造成采空区后方漏风较大，易在采空区后方形成较大的含氧带，增加了采空区残煤的氧化时间，易引起残煤自燃[5-6]。 本煤层瓦斯预抽钻孔布置：从回风巷和进风巷向工作面施工抽放钻孔，钻孔布置在煤层中间，平行于顶底板，垂直巷道钻进。每米布置一个钻孔。如图2所示。 西四副巷
西三正巷310203工作面瓦斯抽放孔240m8
0
m
80m 图2 原工作面瓦斯钻孔布置图 Fig.2 The layout of Gas drilling in coal face
根据新元煤矿现场的实际情况，由于受煤层起伏变化以及钻杆在钻进过程中的漂移，当前使用的防突钻机，对120m深的钻孔很难施工到位，大多只能打80m左右，成孔率约占30%左右，这样就造成工作面中部留下一条80m宽的瓦斯抽放盲区，瓦斯未得到抽放和钻孔卸压，导致工作面在回采过程中时有煤与瓦斯突出现象的发生。 4.2 310203工作面回采巷道优化设计 为了解决原回采巷道布置带来的上述问题，保证工作面通风要求，确保安全高效生产，对其进行优化设计。 310203工作面回采巷道优化设计布置