（安徽淮南工業(yè)學(xué)院資源開發(fā)與管理工程系，安徽省淮南市，232001 ）

摘 要 分析了小階段走向短壁水力采煤巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律；指出合理布置水采巷道系統(tǒng)、優(yōu) 化采垛參數(shù)，是實(shí)現(xiàn)水采工作面高產(chǎn)高效的必要條件。��

關(guān)鍵詞 高產(chǎn)高效 水采 采垛參數(shù) 優(yōu)化��

 1 問題的提出

采用走向短壁水力采煤方法時(shí)，巷道除受掘進(jìn)影響外，還受多個(gè)小階段回采活動(dòng)的彼此影響 。由于巷道圍巖呈多孔應(yīng)力疊加分布，因而水采巷道礦壓顯現(xiàn)比同條件下的旱采劇烈，巷道 維護(hù) 困難。水采巷道的維護(hù)狀態(tài)及圍巖的變形，除取決于巷道的支護(hù)方式和支架的力學(xué)性能外， 主要與采垛參數(shù)、工作面錯(cuò)距、沖采面積等因素有關(guān)。它們是影響水力采煤技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益的 重要因素，因此必須對(duì)水采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律進(jìn)行研究，以便優(yōu)化水采巷道布置，合理確定 采垛參數(shù)。��

2 水采巷道礦壓顯現(xiàn)特征��

2.1 水采區(qū)開采技術(shù)條件

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試地點(diǎn)為某礦水采區(qū)，煤層平均厚度5m，偽頂為1.0m厚的砂質(zhì)泥巖，直接頂為3.0m厚 的細(xì)砂巖，煤層傾角為25°。采用走向短壁小階段布置方式，由上往下7～8個(gè)小階段聯(lián)合推 進(jìn) ，依次相錯(cuò)兩個(gè)移槍步距（一個(gè)移槍步距8m），采用高壓水射流落煤，一次采全高，全部垮 落法管理頂板。水采區(qū)巷道采用工字鋼梯形支架支護(hù)，巷道圍巖變形測(cè)點(diǎn)采用十字布點(diǎn)法， 對(duì)掘進(jìn)期、待采期、沖采期巷道圍巖變形進(jìn)行測(cè)試。��

2.2 水采巷道礦壓顯現(xiàn)規(guī)律

（1） 單工作面沖采。

通過對(duì)觀測(cè)數(shù)據(jù)的整理分析可知，采動(dòng)對(duì)位置不同的巷道影響程度不同。當(dāng)巷道距 工作面較遠(yuǎn)時(shí)，其移近速度變化比較平緩；距工作面較近時(shí)，移近速度迅速增大。距采面較 遠(yuǎn)范圍水平移近速度大于垂直移近速度；距采面較近的范圍則相反。相鄰的第一條巷道以滯 后工作面15～20m時(shí)圍巖移近速度達(dá)最大值，回采面后方的移近速度高于前方的移近速度； 工 作面下方相隔的第二條巷道，位于采面前、后方一定距離范圍內(nèi)影響不大，一般在滯后較大 距離才顯示略受采動(dòng)影響，但影響程度及范圍都比較小。��

（2） 多工作面沖采。

在保持一定錯(cuò)距的幾個(gè)相鄰工作面依次聯(lián)合交替沖采時(shí)，巷道受到多個(gè)工作面采動(dòng)的綜合影 響。由于沖采對(duì)工作面下方的第二條巷道影響較小，故綜合影響主要是本工作面和上、下方 相鄰工作面疊加采動(dòng)影響，且相鄰上方工作面采動(dòng)影響以滯后采面15～20m時(shí)為最大。��

3 巷道布置系統(tǒng)優(yōu)化研究��

3.1 回采巷間距及水采區(qū)的傾斜長(zhǎng)度

回采巷之間的煤體（煤垛）穩(wěn)定與否直接影響到巷道的維護(hù)狀態(tài)，若受采動(dòng)影響后煤垛仍能 保持穩(wěn)定狀態(tài)，則巷道容易維護(hù)，反之則難維護(hù)。上方相鄰采垛回采產(chǎn)生的固定壓力與本面 回采的移動(dòng)壓力，在一定范圍內(nèi)疊加形成較高的壓力集中。若煤垛較寬，在中部處于彈性應(yīng) 力狀態(tài)，此時(shí)巷道僅在回采強(qiáng)烈影響期間產(chǎn)生圍巖變形且比較緩和，隨采動(dòng)影響的減弱、支 承壓力的下降，巷道圍巖變形趨于穩(wěn)定而得到保護(hù)；若煤垛較窄，巷道不僅距離上方相鄰采 空區(qū)較近，受頂板垮落影響大，而且在采動(dòng)強(qiáng)烈影響期間，整個(gè)煤垛發(fā)生塑性變形而失去承 載能力，巷道變形加劇，很難維護(hù)。由水采巷道礦壓顯現(xiàn)特征知，巷道與采場(chǎng)間距變化，其 變形速度與維護(hù)狀態(tài)將發(fā)生明顯變化。一般巷道間距愈小，回采巷受到相鄰工作面和本工作 面采動(dòng)影響的程度也愈大。適當(dāng)加大巷道間距可以縮小煤體的壓裂范圍，增加煤垛的穩(wěn)定性 ，改善頂板及巷道的維護(hù)狀態(tài)，減少掘進(jìn)率，提高水采區(qū)的技術(shù)經(jīng)濟(jì)效益。��

3.2 工作面錯(cuò)距

在多個(gè)工作面保持一定錯(cuò)距依次沖采時(shí)，巷道勢(shì)必受到多個(gè)工作面采動(dòng)的綜合影響。由上分 析知，巷道受到的影響主要來自相鄰及本工作面的采動(dòng)影響，且相鄰上方工作面采動(dòng)影響以 滯后采面15～20m時(shí)為最大。顯然上、下相鄰工作面保持15～20m錯(cuò)距依次推進(jìn)，則巷道圍巖 變 形勢(shì)必達(dá)最大。若增大工作面錯(cuò)距，相鄰面之間雖然避開采動(dòng)影響劇烈區(qū)的疊加，但巷道受 上方采動(dòng)影響時(shí)間增大，同時(shí)沒有避開相鄰采面采動(dòng)影響劇烈區(qū)的擾動(dòng)，因此增大工作面錯(cuò) 距對(duì)巷道維護(hù)并不利。若縮小工作面之間錯(cuò)距，不僅能避開相鄰采面之間采動(dòng)影響劇烈區(qū) 的疊加，同時(shí)減少了相鄰采面之間采動(dòng)影響的時(shí)間，使巷道圍巖變形趨于緩和，移近量大為 降低，有利于改善巷道的維護(hù)狀態(tài)。因此在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)嚴(yán)格控制各采垛的開采順序，準(zhǔn)確 確定沖采位置，避免工作面之間的錯(cuò)距加大。��

3.3 合理采垛參數(shù)的確定

采垛參數(shù)是水力采煤的重要基礎(chǔ)參數(shù)，主要指工作面長(zhǎng)度、移槍步距等，采垛布置如圖1所 示。采垛參數(shù)的變化導(dǎo)致頂板懸露面積發(fā)生變化，頂板懸露面積的變化不僅直接影響到巷道 的維護(hù)狀況，而且影響到射流的生產(chǎn)能力和煤炭回采率。��

根據(jù)模擬試驗(yàn)結(jié)果����［1］��建立的頂板周期垮落力學(xué)模型����［2］��得出頂板允許懸露面積與跨距比值之間的關(guān)系式為：��

關(guān)系式（略）

圖1 采垛布置示意圖（略）

（1）對(duì)偽頂?shù)目刂�，在沖采時(shí)嚴(yán)格控制采垛的長(zhǎng)寬比，每次沖采面積應(yīng)控制在一定范圍 內(nèi)，否則沖采面積過大易出現(xiàn)中途冒矸埋槍等事故；沖采面積過小，沖采完頂板不易垮落， 造成下次沖采過程中出現(xiàn)冒矸埋槍事故。由研究結(jié)果將某礦原來的巷道間距12～ 18 m調(diào)整為14m，移槍步距3～6m調(diào)整為8m，實(shí)踐結(jié)果表明沖采中途冒矸埋槍事故大為減少， 既改善了煤質(zhì)又提高了水采區(qū)回采率和勞動(dòng)生產(chǎn)率。��

（2）對(duì)直接頂?shù)目刂�。�玴��=3.80～3.91時(shí)，頂板允許懸露面積為最�。�945～1000m��2 ），懸露 的頂板沿走向跨距16m，沿傾向跨距60～63m，由此可知，每次聯(lián)合推進(jìn)工作面的總長(zhǎng)度宜控 制在60～63m 左右。若單面長(zhǎng)度為12～18m，則每次聯(lián)合推進(jìn)工作面的數(shù)目應(yīng)控制在3～4個(gè) 為宜。該礦原來采用7～8個(gè)小階段聯(lián)合推進(jìn)，采動(dòng)影響范圍大，巷道及分段上山很難維護(hù) ，變 形 嚴(yán)重，嚴(yán)重影響水采區(qū)的運(yùn)輸和通風(fēng)甚至行人，導(dǎo)致水采區(qū)產(chǎn)量低，成本高。根據(jù)研究結(jié)果 將原來布置7～8個(gè)小階段的水采區(qū)分上、下兩部分，每個(gè)部分3～4個(gè)小階段聯(lián)合推進(jìn)，結(jié) 果 大大改善了水采區(qū)的生產(chǎn)條件，巷道及分段上山變形量減小，維護(hù)大大降低，水采區(qū)的產(chǎn)量 也得到了較大的提高，水槍單產(chǎn)由原來的21萬t/a增加至54萬t/a，噸煤成本比該礦同類條件 下旱采低，水采工作面直接工效達(dá)到19.74t/工，回采率略高于同類條件下旱采。 經(jīng)過近幾年實(shí)際應(yīng)用，給該水采區(qū)產(chǎn)生了較好的技術(shù)和經(jīng)濟(jì)效益。

參考文獻(xiàn)��

1 涂敏等.水采采場(chǎng)上覆巖層運(yùn)動(dòng)規(guī)律的三維相似模擬試驗(yàn)研究［J］.淮南礦業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào) 1998№3��

2 涂敏等.水采采場(chǎng)頂板周期垮落規(guī)律及數(shù)力學(xué)模型［J］.煤炭學(xué)報(bào)1998№3