第四章采煤方法

第四章采煤方法

第一节采煤方法的概念及分类

一、采煤方法的概念

为了全面理解采煤方法及其生产过程，需首先了解有关采煤方法的一些基本概念。

采煤工作面进行采煤作业的场所，是由煤壁至采空区边缘的采煤工作空间。

煤壁在采煤工作面中，直接进行采掘的煤层暴露面。每次落煤的煤壁高度，称为采高。

采煤工作在采煤工作面内为开采煤炭所进行的各项工作，例如落煤、装煤、运煤、支护工作空间和采空区处理等。这些采煤工作所采用的方法、设备及其在时间和空间上进行的顺序及其相互配合关系，就形成了工作面的采煤工艺。

采煤系统在采区（盘区）或条带等开采单元内，准备、采煤巷道的布置以及按其建

图4-1 长壁工作面布置图

a--走向长壁b、c—倾斜长壁

1—区段运输平巷2—区段回风平巷3—采煤工作面4—回风斜巷5—运料斜巷

立的运输、通风等生产系统的总称。

采煤方法采煤工艺与采煤系统及其在时间上、空间上的相互配合。不同的采煤系统与采煤工艺相结合，就形成了不同的采煤方法。而且两者是相互影响和制约的，不同的采煤系统，必须要有相适应的采煤工艺；同样，不同的采煤工艺也要有与其相适应的采煤系统。所以随着采煤机械化的发展，采煤工艺过程发出变化，就要求采煤系统随之进行变革。

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二、采煤方法的分类

由于煤层的赋存状态和开采技术的不同，形成了种类繁多的采煤方法。按其主要的开采技术特征，首先有露天开采和井工开采之分，本书所讨论的开采方法专指井工开采，井工开采大体上可分为壁式体系采煤法与柱式体系采煤法两大类。

1、壁式体系采煤法

壁式体系采煤法，一般以具有较长的工作面为其基本特征。根据采煤工作面长度不同，又分为长壁式与短壁式两种。壁式采煤法根据煤层厚度不同，可分为整层开采与分层开采。若一次开采煤层全厚时，称为单一长壁式；将厚煤层划分为若干分层后依次开采时，称为分层长壁式。长壁工作面沿煤层倾向布置，沿走向方向推进的称为走向长壁（图4-la)；工作面沿煤层走向布置，沿倾斜方向推进的称为倾斜长壁（图4-lb，c）。

2、柱式体系采煤法

柱式体系采煤法包括房式与房柱式等采煤法，它与壁式体系采煤法相比，最显著的特点是采煤工作面短。它是采用大量巷道将煤层切割成若干块段，煤柱间用联络巷连通，构成煤房采煤生产系统。如果先采煤房，后回收煤柱（或部分回收煤柱），称为房柱式采煤法；若只采煤房，不回收煤柱，则称为房式采煤法。

壁式体系与柱式体系采煤法相比，工作面产量高，巷道掘进率低，煤炭损失少，采煤系统简单，安全生产条件好。但壁式体系采煤法工艺比较复杂，组织管理水平要求高。目前，世界主要产煤国家除美国、印度、澳大利亚等国因地质条件简单而采用柱式体系采煤法外，大多数国家采用壁式体系采煤法。我国煤层赋存比较复杂，是世界上采煤方法最多的国家，煤炭产量的90％以上是由壁式体系采煤法采出的。但是，在近些年有一些矿井开始引进柱式体系采煤技术与设备（如寺河矿），进行井下试验与推广应用，并取得了较好的效果。

综上所述，采煤方法的种类很多，由于分类标准不同，分类方法也很多。现根据采煤方法的开采特点进行如下分类：

第二节采煤系统

一、缓斜薄及中厚单一煤层走向长壁采煤法采煤系统

这种采区巷道布置有双面采区和单面采区两种方式。图4-2为双面采区的巷道布置示例。

（一）、采区巷道布置和生产系统

1、采区巷道布置

图4－2所示的情况，采区内划分3个阶段，一区段在回采，二区段在准备。

在采区石门接近煤层处，开掘下部车场。由下部车场沿煤层开掘轨道上山和运输上山，两条上山相距20~25 m，以上部车场与采区回风石门连通。从中部车场，用双巷掘进法，开掘一区段的运输平巷和二区段的回风平巷。回风平巷超前运输平巷100~150 m，沿走向每隔80~100 m开掘联络眼。当回风平巷和运输平巷掘到采区边界后，就可开掘开切眼进行回采。

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随着一区段的回采，应及时准备出二区段。

2、运输系统

工作面采出的煤，经区段运输平巷、运输上山、采区煤仓装车外运。

材料自下部车场，经轨道上山、上部车场、区段回风平巷运至工作面或由采区回风石门，经区段回风平巷运至工作面。

3、通风系统

新风从采区运输石门进人采区，经下部车场、轨道上山、中部车场，分两翼经区段回风平巷、联络眼到工作面。乏风经区段回风平巷和上部车场进人采区回风石门。（二）、区段平巷布置

区段平巷直接与回采工作面联通，为工作面服务。它沿煤层掘进，因此容易掘进，但受工作面采动影响大，维护困难。特别是距工作面前、后方50~120 m的巷道，受采动影响最大。

当煤层采动后，在区段巷道煤柱上，形成支承压力。区段运输平巷下部为未采煤层，受一侧工作面采动影响，煤柱受一侧支承压力作用，而区段回风平巷，受两侧工作面采动影响，煤柱受两侧支承压力作用。所以回风巷比运输巷维护更为困难。故区段平巷布置须选择适当的位置，使其处于支承压力较小的地点。

区段平巷的布置通常有：留护巷煤柱，沿空留巷，沿空送道。

1、留护巷煤柱

长期以来普遍采用保留煤柱的方法维护区段平巷。根据煤层的厚度和顶板岩石的性质，煤柱的尺寸沿倾斜方向的宽度一般为8~15 m.

开采薄及中厚煤层，用保留煤柱方法维护巷道时，只需在上区段回采工作面的运输平巷与下区段回采工

作面的回风平巷之

间，保留一定尺寸

的煤柱即可。为了

减少煤炭损失，下

区段回采时应尽量

回收这部分煤柱。

2、沿空留巷

即保留和维

护上区段的运输平

巷，作为下区段的回风平巷。这种方法可以少掘1条巷道，减少区段煤柱损失，而且巷道处于减压区，易于维护。

保留和维护巷道的方法有：靠采空区一侧砌矸石带（图6-4)，带宽4～6m。石料取自垮落的顶板，这种方法砌带工作量大，一般用于采高为1.5-2.0m的煤层；靠采空区一侧，随着工作面推进，及时打双排排柱或木垛（图6-5），这种方法支撑顶板及时，强度较大。此外，还有采用预制混凝土支座、硬石膏充填带来维护巷道的上帮，这些方法一般费用都比较高。