中国煤炭
摘 要 分析了小阶段走向短壁水力采煤巷道矿压显现规律；指出合理布置水采巷道系统、
优化采垛参数，是实现水采工作面高产高效的必要条件。
关键词 高产高效 水采 采垛参数 优化
1 问题的提出
采用走向短壁水力采煤方法时，巷道除受掘进影响外，还受多个小阶段回采活动的彼此影响
。由于巷道围岩呈多孔应力叠加分布，因而水采巷道矿压显现比同条件下的旱采剧烈，巷道
维护
困难。水采巷道的维护状态及围岩的变形，除取决于巷道的支护方式和支架的力学性能外，
主要
与采垛参数、工作面错距、冲采面积等因素有关。它们是影响水力采煤技术经济效益的
重要因素
，因此必须对水采巷道矿压显现规律进行研究，以便优化水采巷道布置，合理确定
采垛参数。
2 水采巷道矿压显现特征
2.1 水采区开采技术条件
现场测试地点为某矿水采区，煤层平均厚度5m，伪顶为1.0m厚的砂质泥岩，直接顶为3.0m厚
的细砂岩，煤层倾角为25°。采用走向短壁小阶段布置方式，由上往下7～8个小阶段联合推进，
依次相错两个移枪步距（一个移枪步距8m），采用高压水射流落煤，一次采全高，全部垮
落法管
理顶板。水采区巷道采用工字钢梯形支架支护，巷道围岩变形测点采用十字布点法，
对掘进期、
待采期、冲采期巷道围岩变形进行测试。
2.2 水采巷道矿压显现规律
（1） 单工作面冲采。
通过对观测数据的整理分析可知，采动对位置不同的巷道影响程度不同。当巷道距 工作面较
远时，其移近速度变化比较平缓；距工作面较近时，移近速度迅速增大。距采面较
远范围水平移
近速度大于垂直移近速度；距采面较近的范围则相反。相邻的第一条巷道以滞
后工作面15～
20m时围岩移近速度达最大值，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
第二条巷道，位于采面前、后方一定距离范围内影响不大，一般在滞后较大
距离才显示略受采动
影响，但影响程度及范围都比较小。
（2） 多工作面冲采。
在保持一定错距的几个相邻工作面依次联合交替冲采时，巷道受到多个工作面采动的综合影
响。由于冲采对工作面下方的第二条巷道影响较小，故综合影响主要是本工作面和上、下方相邻
工作面叠加采动影响，且相邻上方工作面采动影响以滞后采面15～20m时为最大。
3 巷道布置系统优化研究
3.1 回采巷间距及水采区的倾斜长度
回采巷之间的煤体（煤垛）稳定与否直接影响到巷道的维护状态，若受采动影响后煤垛仍能
保持稳定状态，则巷道容易维护，反之则难维护。上方相邻采垛回采产生的固定压力与本面
回采
的移动压力，在一定范围内叠加形成较高的压力集中。若煤垛较宽，在中部处于弹性应
力状态，
此时巷道仅在回采强烈影响期间产生围岩变形且比较缓和，随采动影响的减弱、支
承压力的下降
，巷道围岩变形趋于稳定而得到保护；若煤垛较窄，巷道不仅距离上方相邻采
空区较近，受顶板
垮落影响大，而且在采动强烈影响期间，整个煤垛发生塑性变形而失去承
载能力，巷道变形加剧
，很难维护。由水采巷道矿压显现特征知，巷道与采场间距变化，其
变形速度与维护状态将发生
明显变化。一般巷道间距愈小，回采巷受到相邻工作面和本工作
面采动影响的程度也愈大。适当
加大巷道间距可以缩小煤体的压裂范围，增加煤垛的稳定性
，改善顶板及巷道的维护状态，减少
掘进率，提高水采区的技术经济效益。
3.2 工作面错距
在多个工作面保持一定错距依次冲采时，巷道势必受到多个工作面采动的综合影响。由上分
析知，巷道受到的影响主要来自相邻及本工作面的采动影响，且相邻上方工作面采动影响以滞后
采面15～20m时为最大。显然上、下相邻工作面保持15～20m错距依次推进，则巷道围岩变形势必
达最大。若增大工作面错距，相邻面之间虽然避开采动影响剧烈区的叠加，但巷道受
上方采动影
响时间增大，同时没有避开相邻采面采动影响剧烈区的扰动，因此增大工作面错
距对巷道维护并
不利。若缩小工作面之间错距，不仅能避开相邻采面之间采动影响剧烈区
的叠加，同时减少了相
邻采面之间采动影响的时间，使巷道围岩变形趋于缓和，移近量大为
降低，有利于改善巷道的维
护状态。因此在生产实践中应严格控制各采垛的开采顺序，准确
确定冲采位置，避免工作面之间
的错距加大。
3.3 合理采垛参数的确定
采垛参数是水力采煤的重要基础参数，主要指工作面长度、移枪步距等，采垛布置如图1所示
。采垛参数的变化导致顶板悬露面积发生变化，顶板悬露面积的变化不仅直接影响到巷道
的维护
状况，而且影响到射流的生产能力和煤炭回采率。
根据模拟试验结果［1］建立的顶板周期垮落力学模型［2］得出顶板允许悬露面积与跨距比
值之间的关系式为：
关系式（略）
图1 采垛布置示意图（略）
（1）对伪顶的控制，在冲采时严格控制采垛的长宽比，每次冲采面积应控制在一定范围 内
，否则冲采面积过大易出现中途冒矸埋枪等事故；冲采面积过小，冲采完顶板不易垮落，
造成下
次冲采过程中出现冒矸埋枪事故。由研究结果将某矿原来的巷道间距12～
18 m调整为14m，移枪
步距3～6m调整为8m，实践结果表明冲采中途冒矸埋枪事故大为减少，
既改善了煤质又提高了水
采区回采率和劳动生产率。
（2）对直接顶的控制。p=3.80～3.91时，顶板允许悬露面积为最小（945～1000m2），悬
露的顶板沿走向跨距16m，沿倾向跨距60～63m，由此可知，每次联合推进工作面的总长度宜控制
在60～63m 左右。若单面长度为12～18m，则每次联合推进工作面的数目应控制在3～4个为宜。该
矿原来采用7～8个小阶段联合推进，采动影响范围大，巷道及分段上山很难维护
，变形严重，严
重影响水采区的运输和通风甚至行人，导致水采区产量低，成本高。根据研究结果
将原来布置
7～8个小阶段的水采区分上、下两部分，每个部分3～4个小阶段联合推进，结
果 大大改善了水
采区的生产条件，巷道及分段上山变形量减小，维护大大降低，水采区的产量
也得到了较大的提
高，水枪单产由原来的21万t/a增加至54万t/a，吨煤成本比该矿同类条件
下旱采低，水采工作面
直接工效达到19.74t/工，回采率略高于同类条件下旱采。
经过近几年实际应用，给该水采区产
生了较好的技术和经济效益。
参考文献
1涂敏等.水采采场上覆岩层运动规律的三维相似模拟试验研究［J］.淮南矿业学院学报1998№3。
2涂敏等.水采采场顶板周期垮落规律及数力学模型［J］.煤炭学报1998№3 。
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