（安徽淮南工業學院資源開發與管理工程系，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規律；指出合理布置水采巷道系統、優 化采垛參數，是實現水采工作面高產高效的必要條件。��

關鍵詞 高產高效 水采 采垛參數 優化��

 1 問題的提出

采用走向短壁水力采煤方法時，巷道除受掘進影響外，還受多個小階段回采活動的彼此影響 。由于巷道圍巖呈多孔應力疊加分布，因而水采巷道礦壓顯現比同條件下的旱采劇烈，巷道 維護 困難。水采巷道的維護狀態及圍巖的變形，除取決于巷道的支護方式和支架的力學性能外， 主要與采垛參數、工作面錯距、沖采面積等因素有關。它們是影響水力采煤技術經濟效益的 重要因素，因此必須對水采巷道礦壓顯現規律進行研究，以便優化水采巷道布置，合理確定 采垛參數。��

2 水采巷道礦壓顯現特征��

2.1 水采區開采技術條件

現場測試地點為某礦水采區，煤層平均厚度5m，偽頂為1.0m厚的砂質泥巖，直接頂為3.0m厚 的細砂巖，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個小階段聯合推 進 ，依次相錯兩個移槍步距（一個移槍步距8m），采用高壓水射流落煤，一次采全高，全部垮 落法管理頂板。水采區巷道采用工字鋼梯形支架支護，巷道圍巖變形測點采用十字布點法， 對掘進期、待采期、沖采期巷道圍巖變形進行測試。��

2.2 水采巷道礦壓顯現規律

（1） 單工作面沖采。

通過對觀測數據的整理分析可知，采動對位置不同的巷道影響程度不同。當巷道距 工作面較遠時，其移近速度變化比較平緩；距工作面較近時，移近速度迅速增大。距采面較 遠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時圍巖移近速度達最大值，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影響不大，一般在滯后較大 距離才顯示略受采動影響，但影響程度及范圍都比較小。��

（2） 多工作面沖采。

在保持一定錯距的幾個相鄰工作面依次聯合交替沖采時，巷道受到多個工作面采動的綜合影 響。由于沖采對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影響，且相鄰上方工作面采動影響以滯后采面15～20m時為最大。��

3 巷道布置系統優化研究��

3.1 回采巷間距及水采區的傾斜長度

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

3.2 工作面錯距

在多個工作面保持一定錯距依次沖采時，巷道勢必受到多個工作面采動的綜合影響。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影響，且相鄰上方工作面采動影響以 滯后采面15～20m時為最大。顯然上、下相鄰工作面保持15～20m錯距依次推進，則巷道圍巖 變 形勢必達最大。若增大工作面錯距，相鄰面之間雖然避開采動影響劇烈區的疊加，但巷道受 上方采動影響時間增大，同時沒有避開相鄰采面采動影響劇烈區的擾動，因此增大工作面錯 距對巷道維護并不利。若縮小工作面之間錯距，不僅能避開相鄰采面之間采動影響劇烈區 的疊加，同時減少了相鄰采面之間采動影響的時間，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狀態。因此在生產實踐中應嚴格控制各采垛的開采順序，準確 確定沖采位置，避免工作面之間的錯距加大。��

3.3 合理采垛參數的確定

采垛參數是水力采煤的重要基礎參數，主要指工作面長度、移槍步距等，采垛布置如圖1所 示。采垛參數的變化導致頂板懸露面積發生變化，頂板懸露面積的變化不僅直接影響到巷道 的維護狀況，而且影響到射流的生產能力和煤炭回采率。��

根據模擬試驗結果����［1］��建立的頂板周期垮落力學模型����［2］��得出頂板允許懸露面積與跨距比值之間的關系式為：��

關系式（略）

圖1 采垛布置示意圖（略）

（1）對偽頂的控制，在沖采時嚴格控制采垛的長寬比，每次沖采面積應控制在一定范圍 內，否則沖采面積過大易出現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冒矸埋槍事故。由研究結果將某礦原來的巷道間距12～ 18 m調整為14m，移槍步距3～6m調整為8m，實踐結果表明沖采中途冒矸埋槍事故大為減少， 既改善了煤質又提高了水采區回采率和勞動生產率。��

（2）對直接頂的控制。�玴��=3.80～3.91時，頂板允許懸露面積為最小（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，每次聯合推進工作面的總長度宜控 制在60～63m 左右。若單面長度為12～18m，則每次聯合推進工作面的數目應控制在3～4個 為宜。該礦原來采用7～8個小階段聯合推進，采動影響范圍大，巷道及分段上山很難維護 ，變 形 嚴重，嚴重影響水采區的運輸和通風甚至行人，導致水采區產量低，成本高。根據研究結果 將原來布置7～8個小階段的水采區分上、下兩部分，每個部分3～4個小階段聯合推進，結 果 大大改善了水采區的生產條件，巷道及分段上山變形量減小，維護大大降低，水采區的產量 也得到了較大的提高，水槍單產由原來的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到19.74t/工，回采率略高于同類條件下旱采。 經過近幾年實際應用，給該水采區產生了較好的技術和經濟效益。

參考文獻��

1 涂敏等.水采采場上覆巖層運動規律的三維相似模擬試驗研究［J］.淮南礦業學院學報 1998№3��

2 涂敏等.水采采場頂板周期垮落規律及數力學模型［J］.煤炭學報1998№3