煤矿开采中的巷道布置以及采煤工艺研究

煤炭资源作为现代化的主要资源之一，在我国的储量和产量都位居世界前列，保障煤炭开采技术的先进性，对于我国的现代化生产尤其重要。不过由于不同的煤炭埋藏的方式具有很大的不同，所以对开采技术的要求同样具有很大的不同，但是在技术上的不足，一直是我国煤炭开采中的主要问题之一，因此针对不同的环境提出不同的采煤环境构建，对于我国煤炭开采的安全发展有着重要意义，如何构建采煤巷道以及如何选取采煤工艺就是企业需要着重考虑的问题，在这方面，不仅需要相关理论的指导，也需要根据实际情况因地制宜，以得到最完善最优质的建设方案。

1.煤矿开采原则性下的巷道布置方案

(1)安全性原则下的巷道布置安全性作为煤炭开采的首要原则，在进行安全控制时，除了要注意巷道的加固建设，更主要的是要做好多个近距离煤层巷道之间彼此影响的控制。比如在进行上下层近距离的采煤巷道控制时，当进行上半层的采煤活动时，就会对下层巷道的顶板造成一定的干扰，如果控制不当就容易引起塌方，所以在开采前需要先对煤层的分步进行详细的考察，然后根据实际需求再度进行巷道建设，其建设方案一般分为重叠式和交错式方案。

在使用重叠式方案时，其建设方法就是让上下层的巷道处在同一竖直平面上，这样可保证上下层之间的煤柱进行充分开采，从而大大降低开采成本，实现对资源的充分利用，但是该方法难以在安全上得到保障，尤其是对下层的开采安全具有相当大的威胁，并且其开采的难度较大。另外一种交错式的建设方案则是将巷道建设进行交错布置，让上下层的巷道错开，处在梯形的角度上，其优缺点刚好和重叠式的开采方案互补，该方案虽然会因为开采不充分导致损失一定煤炭资源，但是其优势就是对于空间挖掘的需求小，各巷道之间产生的振动影响相对独立，安全性较高，并且各个巷道之间往往不用考虑彼此间的干扰进行同时作业，这让开采的效率也有较大的提升。

在安全性控制的原则下，无论采取哪一种巷道布置方案，对于巷道的安全性控制都要从布局上的合理性和科学性出发进行安全保证，在进行支护技术的选择上，要尽量保证支护力度的均匀分布，在巷道建设的不同阶段，都需要根据不同的受力点进行不同的支护控制，做好巷道压力处理方案规划，这在后期的复杂的巷道控制中愈加重要，因此在最初的建设中就应当予以重视。

(2)安全性控制原则下瓦斯疏散控制

瓦斯爆炸是煤炭开采中的常出现的事故类型之一，因此在安全性的原则下，做好对于瓦斯气体的排放是巷道建设的重要内容，在进行瓦斯气体的疏散中，要针对地形特点和煤层分布特点以及气候特点等多个因素进行考虑，在兼顾成本控制的原则上实现最优的瓦斯气体的疏散控制，一般而言，通风系统的构建应当和开采巷道之间保持独立，保证通风环境不会因为煤炭开采环境的变化受到影响，从而持久保证地下开采环境的瓦斯浓度安全。

(3)成本控制原则下的残煤层巷道利用

残煤层巷道主要指煤炭开采的最终阶段残留的巷道，这些巷道的特点是瓦斯浓度低但是其本身松落和塌方的可能性较高，在小范围分布的煤层开采中，时常会出现这类残煤层巷道，在成本控制的原则下，往往可考虑对这类巷道的重新利用，这可大大降低新开巷道的成本支出。在进行残煤层巷道的利用时，应当注意两点，首先是尽量保障共用巷道应当凿在煤层下部的小煤槽中，其它准备巷道应当减少送岩巷道，多建设送煤巷道;另外就是在要充分结合原有的巷道减少临近巷道，当在探测的过程中发现了储藏煤柱，可采用急倾斜的方式沿着顶底板布置巷道使用回填砂层尽量从底层布置巷道，沿着砂面掘进，这样不仅能最大程度地回收煤炭资源，还能充分保证巷道之间的压力控制，从而保证开采区域的稳定性。

2.巷道布置的建设方向研究

开采煤道的巷道布置是煤炭开采中的重要环节，也是煤炭开采技术中的重要部分之一，探讨现代化的巷道布置技术不仅有传统的经验累积，更可以借助现代化的计算机技术进行建模分析，从而最大程度地实现科学性的巷道布置建设，保证在最少掘进的条件下实现最大的煤炭产出，根据经验总结再加上技术的发展方向分析，认为现代的巷道建设主要方向为以下方向：

(1)岩石顶板煤巷向煤层顶板巷道和全煤巷道发展根据现代采煤行业的实际巷道掘进技术分析发现，在现代开采中，煤顶巷道和全煤巷道所占的比例正在逐年增加，相比岩石顶板煤巷方案，煤层顶板巷道和全煤巷道在支护的难度上明显增加，其顶板的非岩石结构让煤道本身更容易破碎，但是随着现代化理论的成熟和现代开采技术的升级，基本上已经实现了煤层顶板巷道和全煤巷道的安全掘进保障，其本身的支护成本虽然有了较大的提升，但是得到的回报也是非常显著的，这就是煤层顶板巷道和全煤巷道的发展价值所在。

(2)拱形断面巷道向矩形断面巷道方向发展拱形断面结构可以很好地实现对于顶部的压力的化解，从而有效保证巷道内部的安全性，但是在实际的操作上，拱形断面结构的施工工艺成本较高，其掘进成巷的速度缓慢，尤其是当顶部出现了巨大的整块岩石时，其成型速度更加缓慢，如今，随着现代支护技术的成型，矩形断面巷道的使用逐步变得可行，在克服了传统技术上的难题后，矩形断面的巷道建设在现代化的快速开采掘进中具有很大的建设潜力。

(3)小断面巷道向大断面巷道的方向发展在传统的开采方案上，由于考虑到人工掘进巷道会对地下结构造成较大的干扰，所以为了降低这种干扰，往往只能尽量开设小断面的隧道，在某些煤炭开采区域中，采煤人往往只能匍匐前行，这样的工作环境十分恶劣，如今随着现代机械化技术的发展，在地下开设大断面巷道的技术越来越成熟，通过机械的推广使用，现代煤层巷道的端面跨度最大可超过六米，在面积上可达到20平方米的水平，其支护难度虽然显著加大，但是在开采效率上有了十分显著的提升，尤其是开采人员的施工环境的改善，这对于现代煤炭开采人员是很大的福音。

(4)单巷布置向多巷布置发展现代社会注重的效率，传统的单巷煤道布置方案已经远远不能满足现代的建设需求，因此多巷道技术建设越来越有必要，在技术方面，借助现代计算机的帮助，多巷道之间的受力支护分析可达到相当高的精度，在支护结构上可根据数据分析进行更合理，更关联的支护建设，这可有效降低各个巷道之间的相互干扰，多巷道技术大大提升了采煤的效率，这是现代采煤巷道建设发展的重要方向。

(5)浅部巷道向深层巷道方向发展在历史悠久的煤炭开采中，很多浅层埋藏的煤层开采基本告罄，为了保障煤炭的持续供应，向更加深度的埋藏方向探索成为了重要的资源获取方式。数据显示，在埋深的发展上，我国的煤炭平均采掘深度以每年8-12m/年的速度向深层增加，而在某些煤矿的开采深度已超过千米，随着深层矿井的大面积出现，在深层巷道建设涉及到的一些难题，比如冲击矿压、围岩大变形、强烈底臌等问题都需要进行全新的研究，而我国近年来科技的飞速发展，已经在这些领域中取得了很好的技术支持。

(6)简单地质条件巷道向复杂地质条件巷道方向发展在煤炭开采的初期，我国的煤炭巷道建设只能从建设需求难度较低的简单地质环境下开展，如今随着资源的要求和技术升级，我国已经开始着手于在复杂地质环境下进行巷道建设。在复杂地形下进行巷道建设要在坚持安全性的原则上尽量实现成本控制，如今，我国最复杂的地形下进行巷道掘进的成本高达1万元到2万元之间，这严重地影响了煤炭资源的经济性问题，但是随着技术的不断成熟，建设成本正处在快速的下降中。

3.基于巷道建设的采煤工艺分析

(1)深矿井开采技术根据以上的巷道建设方向发现，深矿井开采技术将会在未来煤矿开采中占据越来越重要的比重，其需要的技术方向要着手于解决两个方向的难题，__就是对于深井压力的控制，该技术要求使用现代数据分析和支护技术着重解决庞大

的自重力和构造应力问题，第二点就是散热问题，由于深度的增加，地温会明显累积，出现高热现象，这对于瓦斯气体的影响尤其关键，所以在深井开采中不仅要注重气体疏散，还要加入额外的温度疏散系统。

(2)矿石压力控制技术矿石压力对于煤矿的开采具有重要的意义，在煤矿开采之前，需要技术部门对于矿石的压力问题进行充分的测试，得到准确的数据，如今，我国正着手于建设相关的矿石数据库，逐渐矿石压力控制体系，这对于未来的煤炭开采尤其是地下巷道建设具有重要的意义。

(3)煤炭地下气化技术将煤炭转化为煤气是一种重要的资源利用手段，相关技术人员实验认为，直接在地下建设地下煤炭气化工程，直接向地面输出煤气具有很好的操作可行性，这是一个很大的创新，它不仅节约了煤炭的运输成本，还有效地将煤炭气化产生的废渣留在地下，这对于地面环境保护也有重要的意义。

结束语

煤炭开采涉及到国家能源的安全供应问题，做好煤炭资源技术的更新，从地下巷道的建设和相关的煤炭开发技术上入手很有必要，相关技术人员应当具体结合我国的煤炭开发实际情况进行研究，相关管理人员也要不断进行经验积累，积极引进现代化技术成果，从而实现现代化煤炭开采行业的健康运作