随着我国煤矿开采强度与范围显著增加,煤炭开采技术的不断进步,巷道布置出现了以下发展方向。
(1) 岩巷向煤巷发展
传统的巷道布置方式是将大巷、采区准备巷道等服务时间较长的巷道布置在岩石中。虽然有利于巷道维护,但是带来一系列问题:巷道掘进成本高,施工速度慢,增加了许多联络巷,掘进出现大量矸石,给矿井辅助运输造成极大压力。随着巷道支护技术的发展与水平的提高,岩巷布置已逐步转向煤巷布置。特别是现代化矿井,岩巷占的比例已经很小。虽然增加了巷道支护难度,但带来很多优点,显著降低了巷道掘进费用,大大提高了施工速度,缩短了矿井建设周期,巷道掘进出煤,增加经济效益。
(2) 岩石顶板煤巷向煤层顶板巷道和全煤巷道发展
综采放顶煤工作面要求回采巷道沿煤层底板掘进,巷道顶板是煤层。随着综放开采技术的大面积推广应用,煤顶巷道所占的比重逐年增加。一般情况下,煤层相对于岩石比较松软、破碎,显著增加了巷道的支护难度。此外,对于特厚煤层开采和急倾斜厚煤层水平分层开采等条件,不仅巷道顶板与两帮为煤层,有时底板也是煤层,属全煤巷道,支护难度进一步加大。
(3) 巷道拱形断面向矩形断面发展
拱形断面虽然能够改善巷道受力状态,有利于巷道支护,但是拱形巷道施工工艺比较复杂,成巷速度低,有时还需要破坏顶板,出现矸石。对于回采巷道,拱形断面给回采工作面端头支护造成很大困难,阻碍工作面的正常推进。而矩形巷道,除巷道受力状况比拱形巷道差外,拱形巷道的缺陷基本都被克服,非常有利于回采工作面的快速推进。
(4) 巷道从小断面向大断面发展
随着回采工作面设备的大型化,开采强度与产量的大幅度提高,为了保证正常的运输、通风及行人,要求的巷道断面越来越大。煤层大巷的跨度已经超过6m,断面超过20m2,回采巷道宽度也达5-6m,断面积达15~20m2。开切眼跨度达到10m,断面积超过40m2。巷道断面的增大显著增加了支护难度。
(5) 单巷布置向多巷发
回采工作面开采强度和产量越来越大,要求的运输、通风断面逐年增加。特别是高瓦斯矿井,往往单巷布置不能满足生产要求,出现了一个工作面布置3-5条,甚至更多巷道的多巷布置方式。带来了煤柱留设,巷道受到二次甚至多次采动影响,巷道复用等问题,增加了巷道维护的难度。
(6) 巷道埋深从浅部向深部发展
我国煤矿开采深度以8-12m/年的速度增加。新汶、淄博、开滦、徐州等矿区的开采深度已超过1000m,出现了一批千米深井。随着煤炭科学技术进步,矿山现代化促进了生产的高产高效,进一步加速矿井深度的增加。浅矿井数目大为减少,深矿井将成倍增加。预计在未来20年我国很多煤矿将进入到1000-1500m的开采深度。深部开采带来一系列高地应力巷道支护难题,如冲击矿压、围岩大变形、强烈底臌等浅部巷道没有的支护问题。
(7) 简单地质条件巷道向复杂地质条件发展
我国煤矿煤系地层中具有复杂地质条件的矿井分布十分广泛。北起黑龙江、内蒙,南到广东、广西,东起山东、浙江、西到新疆、青海的广大辽阔的幅员内有复杂地质条件的矿井遍布全国各主要产煤省区,近半数的矿区存在复杂地质条件矿井。随着我国新生代第三纪煤田的开采及老矿井采深的增加,复杂地质条件煤矿的数量和分布范围将会继续增加和扩大。复杂地质条件巷道围岩稳定性差、围岩变形和破坏强烈,巷道维护十分困难。有的复杂地质条件矿井,每米巷道的掘进工程费用已高达1~2万元,严重影响了煤矿的正常生产和经济效益。