条带采煤法的应用

第八章条带采煤法的应用

第一节概述

条带采煤法早就应用到煤矿生产中了，国外，如英国、苏联、波兰等国，在建筑物下开采时，用条带采煤法均获得良好的效果。

我国自1957年以来，在抚顺、阜新、南桐、蛟河、鹤壁、淄博等矿区的建筑物下及铁路隧道下，用条带采煤法进行开采，同样也获得良好效果。

在不能搬迁又不便加固维修的密集建筑物下（如城镇、工厂、乡村）以及需要保护的文物古迹下采煤时，可采取适当的开采措施来保护建筑物。面条带采煤法正是实现密集建筑物群下安全开采的重要措施之一。

一、条带开采的类型

条带采煤法（简称条采）属于局部开采，其实质是在开采范围内，沿一定的方向划分条带，采出一条，保留一条，相间排列。依靠保留的条带煤柱支撑上复岩层的荷载，以控制岩层的运动，使地表移动变形保持在允许范围以内，达到保护建筑物的目的。

1、走向条带与倾斜条带

走向条带：沿煤层倾斜方向划分条带，条带煤柱沿走向留设，采出条带的采面沿走向推进。一般适用于煤层倾角较小的缓倾斜煤层，倾角大时，走向条带煤柱稳定性较差。

倾斜条带：沿煤层走向划分条带。条带煤柱沿倾斜方向留设，在缓倾斜及倾斜煤层中，采出条带的采煤工作面可以沿走向方向推进，

在近水平煤层中，也可以沿倾斜方向推进。

在设计条带开采时，除根据上述煤层赋存条件确定采用走向条带或倾斜条带外，还可以从走向条带与倾斜条带的巷道工程量构成加以分析。

图8-1所示相当于一个开采块段，令其走向长度为D3，倾斜长度为D1，留设宽a，采宽为b，而且D3和D1除以（a+b）都得以整数，则两者的工程量对比如下表所示。

图8-1 走向条带与倾斜条带工程量构成

条带布置方式巷道工程量对比表

从上表可以看出，倾斜条带开切眼工程量为走向条带的D3/b倍，而其顺槽的工程量为走向条带的（a+b）/D1。通过比较，可知得D1/(a+b)≥2时，走向条带工程量总是大于倾斜条带的工程量，但是走向条带采煤法又具有搬家次数少的优点，所以确定哪种方法，要根据煤层赋

存条件，工程量大小，采掘能力等因素综合考虑。

2、冒落条带开采与充填条带开采

这是以采空区顶板管理方法划分的，采空区的顶板管理方法为全部冒落时称为冒落条带开采，这是指的在所留设的煤柱之间顶板的冒落，有时顶板坚硬，根本不冒落，但也未采取其它措施，也称为冒落条带开采。冒落条带开采一般适用于薄及中厚煤层。

采空区的顶板管理方法为全部充填时称为充填条带开采，充填条采一般适用倾角较大的厚煤层。

充填条带开采可以减少地表移动和变形，但工艺复杂，成本增加，面冒落条带开采工艺简单。

二、条带开采的特点

条带采煤法有其特定含义，不能与刀柱法和倾斜长壁法相混淆，虽然刀柱法也在采空区每隔一段距离留设煤柱，但主要是为了管理难于冒落的坚硬顶板，倾斜长壁采煤灶台属于巷道布置方法的改变。它们都不是专门为了减少与控制地表移动与变形的，面条带采煤法确是为此目的，因此关于条带煤柱的留设，专门有一套设计计算的方法。

条带采煤的特点主要有以下几方面：

1、地表移动变形小：由于条带煤柱支撑上复岩层的荷载，控制了上复岩层的运动，因此地表的移动变形较小，也就是下沉系数q变小，比如一般冒落全采时，地表最大下沉值为开采厚度的70~90%（q=0.7~0.9）。充填全采时为5~22%，甚至还大些，而冒落条采地表最大下沉值为采厚的5~15%，一般为8~10%。充填条采时为1~5%。

同时条采其它系数，如拐点平移距，主要影响角正切等均比全采时小。

2、采煤活动对围岩破坏大大削弱：由上述可知，煤柱支撑上复岩层使其移动破坏减弱，因此上复岩层的破裂带高度可降低，这无疑对水体下采煤是有益的，另一方面矿山压力对底板岩层的破坏也会减弱，特别是在采宽小于30m时，采面很少出现老顶来压现象，因此矿压较小，从而可以有效地控制底板岩溶水突出。

3、回采率低：为保证所留设煤柱能承受上复岩层的荷载，以避免因煤柱总体留得不够而造成上复岩层大面积来压的情况发生，根据经验，所留煤柱的总面积不得小于开采范围总面积的30%。因此除设计合理的采宽、留宽外，还应满足损失率不得小于30%，即采出率不得超过70%的要求。

条采的回收率比全采约低20%左右，但是条采的煤炭属于呆滞储量，虽然增加一些煤炭损失，但仍可将呆滞储量的65~70%采出，同时还保护地面建筑物，或者减少了上复水体溃入井下及底板突水的危险，所以从总体上讲，条采是有利的，它是三下一上压煤开采的主要开采方法之一。

用条采法开采薄煤层时巷道压力小，护巷煤柱的尺寸可以缩小，并可以利用一部分护巷煤柱或断层煤柱充当条带保护煤柱，以提高条采的回收率。

条采与全采相比有采煤工作面搬家次数多，掘进效率高等不足之处，但是如果组织得好，其产量相差也不会太多。

第二节条带煤柱的留设原则

条带采煤法应用效果的好坏，与煤柱的留设是否合理有密切的关系，因此，研究条带煤柱的合理设计是十分必要的。

一、留设条带煤柱应注意的几个问题

1、采出条带的宽度

条带采煤法的基本要求之一是：采后地表不能出现波浪起伏，而是呈现单一平缓的下沉盆地，确定采出条带宽度b的原则就是保证满足上述要求。采宽b的确定与采深有关，国内外开采实践与有限元计算表明，当b＜H/3时，地表即可不出现波浪起伏的移动变形。具体确定时可根据矿区实采经验选取，或通过有限元计算决定。一般当H/10≤b≤H/4可满足要求。

在具体确定b值时，还应考虑回采工作面初次来压步距及周期来压步距。如果采宽不十分大时，应考虑b不超过初次来压步距，在初次来压前就结束工作面，以有利于顶板管理；如果采宽较大时，b不超过初次来压步距与周期来压步距之和，以保证周期来压之前结束工作面，尽量避免刚发生过周期来压，就结束工作面。

2、保留的条带煤柱应有足够的强度和稳定性，以便有效地支撑上覆岩层，这就要求留宽a要足够大，煤柱要有核区。

有核区的煤柱稳定性高，无核区的煤柱稳定性差。为了弄清核区的概念，需要了解承载煤柱应力的分布情况，有限元计算表明，条采后条带煤柱上的应力分布如图8-2所示：