柱式体系采煤法

柱式体系采煤法柱式体系采煤法可分为房式和房柱式采煤法，有时房式采煤法也称为巷柱式采煤法。在煤层内开掘一系列称为煤房的巷道，煤房左右用联络巷相连，这样就形成一定尺寸的煤柱。煤柱可留下不采，用以支撑顶板，或在煤房采完后，再将煤柱按要求尽可能采出，前者称为房式采煤法，后者称为房柱式采煤法。按装备不同，柱式体系采煤法可分为传统的钻眼爆破工艺和高度机械化的连续采煤机采煤工艺两大类。传统的爆破落煤工艺与煤巷钻眼爆破掘进基本相同，高度机械化的柱式体系采煤法主要在美国、澳大利亚、加拿大、印度和南非等国应用。我国地方煤矿，特别是乡镇煤矿应用机械化水平低的柱式体系采煤法较多。近年来我国部分大型现代化矿井也引进了连续采煤机等配套设备，提高了机械化程度。部分矿井用于回收边角煤柱或地质破坏带煤柱。第一节房式采煤法房式采煤法的特点是只采煤房不回收煤柱，用房间煤柱支撑上覆岩层。煤房宽度取决于采高、采深、顶底板稳定性及设备。采用连续采煤机开采时的煤房宽度多为5～7m，钻眼爆破开采时的煤房宽度多小于4m。以下只对高度机械化的房式采煤法进行介绍。一、盘区巷道布置及主要技术参数1．盘区巷道布置示例美国某矿采用房式采煤方法的巷道布置如图9—1所示，主巷5条，盘区准备巷道3条，在盘区巷两侧布置煤房，形成区段。区段内6个煤房同时推进。房宽7m，煤柱尺寸为8m×8m。区段间煤柱宽度为8m，因受地质构造影响，煤房长约220m。2．房式采煤法技术参数(1)平巷数目根据运输、行人、工作面推进速度、顶板管理方式及通风能力综合确定平巷数目，因为掘进和采煤合一，因而多条巷道并列布置对生产及通风更有利。通常主副平巷为5～8条，一般中间数条进风，两侧回风，区段平巷为3～5条。由于通风和安全的要求，还需同时开掘横向联络巷贯通每条平巷。：(2)煤柱尺寸煤柱尺寸由上覆岩层厚度、煤层和底板强度确定，常留设8～20m宽的煤柱。(3)煤房采高、采宽及截深连续采煤机采高可达4m，当煤层厚度小于4m时应一次采全高；对于厚度过大的煤层，只能开采优质部分，其余弃于采空区。煤房因采用锚杆支护，宽度一般不应超过6m，否则，应采用锚杆和支柱两种支护方式；如果煤层顶板破碎时，宽度通常仅为5m。截深应确保采煤机司机始终处于永久锚杆支护的安全范围内，即最远时司机刚好在最后一排锚杆之图13-1房式采煤法巷道布置1——进风平巷；2——回风平巷；3——胶带运输平巷；4——盘区进风平巷；5——盘区回风平巷；6——盘区胶带运输平巷；7——转载机；8——地质破坏不可采区域；9——风桥；10——风墙下，这样，要求截深一般为5～6m。二、采煤工艺’按运煤方式的不同，连续采煤机采煤工艺可分为间断运输工艺系统和连续运输工艺系统。1．连续采煤机一梭车间断运输工艺系统典型的连续采煤机间断运输工艺系统配套设备包括：1台连续采煤机、1台锚杆机、最2台梭车或蓄电池运煤车、1台给料破碎机、1台蓄电池铲车、1套移动变电站、充电设备和足够的备用蓄电池。连续采煤机间断运输工艺系统主要用于中厚煤层和厚煤层中，有时也用于厚度较大的薄煤层中，该系统在大柳塔矿同时掘进5条煤房时的应用如图13—4所示。2．连续采煤机一输送机连续运输工艺系统这种系统是将采煤机采落的煤，通过多台输送机转运至胶带输送机上，其工艺系统如图9—5所示第二节房柱式采煤法煤房间留设不同形状的煤柱，采煤房时煤柱暂时支撑顶板，采完煤房后有计划地回收所留的煤柱，如顶板稳定，可直接回收全部煤柱；反之，则要保留部分煤柱。一、块状煤柱房柱式采煤法通常以4～5个以上的煤房为一组同时掘进，煤房宽5～7ITI，房间煤柱宽15~25m，每隔一定距离用联络巷贯通，形成方块或矩形煤柱。采煤房时工艺过程及参数同房式采煤法，煤房掘进到预定长度后，即可回收房间煤柱。因煤柱尺寸和围岩条件不同，煤柱回收工艺主暮有以下三种1、袋翼式1．袋翼式袋翼式是使用连续采煤机采煤时的一种常用方式。这种方式是在煤柱中采出2-3条通道做为回收煤柱时的通路（袋），然后回收其两翼留卜的煤（翼），通道的顶板仍用锚杆支护。通道不少两两条，以便连续采煤机、锚杆机轮流进人通道进行采煤工作。当穿过煤柱通道打通时，连续采煤机斜过来对着留卜的侧翼煤柱采煤，侧翼采煤时不再支护，边采边退出，然后顶板冒落为了安全，在回收侧翼煤柱前，在通道中近采空区一侧打１排支柱仪。如图９一７所示。图中数字表示连续采煤机在煤柱中的采煤顺序。当进至16后，采煤机转至另外的房（柱）内工作。2、外进式当煤柱宽10-12m左右时，可直接在房内向两侧煤柱进刀，如图9-8所示。3、劈柱式二、“旺格维利”采煤法在盘区准备巷道一侧或两侧布置长条形房柱，如图9-9所示。长条形房柱宽约15m,长约65-95m.条形房柱内先采房，房宽6m，到边界后，后退回出9m宽的煤柱。盘区准备巷道长度按地质条件和胶带输送机长度确定。长条房柱间的回采顺序一般用后退式两侧布置时，也可以一侧前进式，另一侧后退式。鸡西小恒山矿即采用此采煤方法，并作了适当变化。如图9－10。巷道布置系统见图9-11。自运输大巷起，沿煤层倾向，开掘３条准备巷道，中问为胶带输送机巷，一侧为材料巷，另一侧为回风巷。每林隔20-25m开联络巷，巷宽4.5--6.0m，巷间煤柱尺寸为14m×15m或10m×25m。准备巷道两侧的煤层沿倾斜划分为若干区段在区段中央，大致顺走向开掘区段巷道。区段巷道两侧的煤房，沿走向划分为若干采段。采段中央自区段巷道向边界开一条回采中巷，将采段分为左右两翼在第一个采段的一侧边界开两条巷道，一为采段回风巷，一为其辅巷，并与回采中巷用瓦斯尾巷相通。另一侧边界在回采过程中留出下一采区的回风巷，下一采段不再开掘辅巷。回采中巷两側煤体被划分为若干长条，每一长条内包括一条煤房和一条待采煤柱。所有巷道断面军均为矩形，宽度为4.5-6.0m，高度与煤层厚度相同。用树枝锚固的金属锚杆和波形钢带支护，锚杆长度1.2-1.6m，矩形或对角布置。小恒山矿采用这种采煤法，一平均月产星为16270t，最高月产举为21175t，平均效率13．256t／工。比相同地质条件下长壁普采的指标要好。第三节适用条件及评价柱式体系采煤法在美国、澳大利亚、加拿大、印度和南非等国广泛应用。目前在美国的地下开采中，这种采煤方法的产量约占50%。澳大利亚使用房柱式采煤法所占的比重也较大。我国已引进多套连续采煤机配套设备，在鸡西、大同、西山、黄陵矿区和神府大柳塔等矿使用。柱式体系采煤法有以下优点：①设备投资少，一套柱式机械化采煤设备的价格为长壁综采的四分之一到子五分之一（均以20世纪80年代中期进口价格计算）；②采掘可实现合一，建设期短，出煤快；③设备运转灵活，搬迁快；④巷道压力小，便于维护，支护简单，可用锚杆支护顶板；由于大部分为煤层巷道，故矸石量很少；矸石可在井下处理不外运，有利于环境保护；⑤当地面要保护农田水利设施和建筑物时，采用房式采煤法有时可使总的吨煤成本降低；⑥全员效率较高，特别是中小型矿井更为明显。主要要缺点：①采区采出率低，一般为50%-60%左右，回收煤柱时可提高到70%-75%左右；②通风条件好，进回风并列布置，通风构筑物多，漏风大，采房及回收煤柱时，出现多头串联通风。适用条件如下：①开采深度较浅，一般不宜超过300-500m；②顶板较稳定的薄及中厚煤层；③倾角在100以下，最好为近水平煤层,煤层赋存稳定，起伏变化小，地质构造简单；④底板较平整，不太软，且顶板无淋水；⑤低瓦斯煤层，且不易自然发火。我国有一部分煤田的地质条件较适合采用柱式体系采煤法，特别在平硐开拓的中小型矿井中，应用较为有利。一些矿井出于“三下”严重压煤的实际情况，如条件适宜，可以采用柱式采煤法。但采用柱式体系采煤法，必须解决相应的配套设备并改进布置，尽量提高采出率。