張偉

(山西高平科興平泉煤業(yè)有限公司，山西 高平 048400)

一、井下采煤的現(xiàn)狀

目前，我國礦區(qū)生產(chǎn)面臨很多大問題，礦區(qū)數(shù)量大、作業(yè)環(huán)境條件差、采煤技術(shù)落后、安全隱患多，采煤技術(shù)效率低等問題。對(duì)此，我們需要改進(jìn)生產(chǎn)技術(shù)，提高生產(chǎn)工作人員的素質(zhì)，把更多的時(shí)間和精力投放在技術(shù)上，而不是單純的追求煤礦的數(shù)量以及單純的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)。如果能利用新技術(shù)和新設(shè)備，相信一定能解決傳統(tǒng)房柱式采煤的各種弊端，使資源能夠大幅度地得到回收并且能安全生產(chǎn)作業(yè)。新材料、新技術(shù)、新設(shè)備的應(yīng)用將會(huì)成為未來煤炭事業(yè)發(fā)展的一個(gè)重頭戲。

二、井下采煤技術(shù)存在的問題

（一）采煤技術(shù)攻關(guān)課題難以實(shí)現(xiàn)

我國的采煤技術(shù)落后，機(jī)械化程度不高，采煤效率低下，采煤的方式還是以爆破式為主。與國外同行業(yè)的機(jī)電一體化、智能化、自動(dòng)化的控制技術(shù)相比，我國的產(chǎn)品可靠性技術(shù)、數(shù)字集成技術(shù)以及計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)技術(shù)仍然存在較大的差距。自從煤炭企業(yè)下放以后，由于受經(jīng)濟(jì)實(shí)力等因素影響，煤炭地下氣化和煤炭地下漿化等技術(shù)未能得到推廣和應(yīng)用，采煤技術(shù)也更加難以攻關(guān)。因此，技術(shù)問題也沒有得到解決，并成為目前采煤一直存在的嚴(yán)峻問題。

（二）采煤安全問題難以解決

目前，我國煤炭面臨的威脅煤礦的安全生產(chǎn)難題，主要體現(xiàn)在“一通三防”方面。此外，國家對(duì)這個(gè)行業(yè)科技支持力度和扶住力度相比過去也大大減少了，使得企業(yè)的生產(chǎn)積極性也大大地降低。采煤面臨的安全問題主要有災(zāi)害預(yù)測(cè)儀器儀表沒有達(dá)到要求、避災(zāi)系統(tǒng)利用水平低、防護(hù)裝備利用水平低、工作人員井下自救能力低，并且防治技術(shù)和裝備并沒有有效地防治和減輕災(zāi)害的發(fā)生，導(dǎo)致煤礦安全事故時(shí)有發(fā)生。

三、房柱式采煤新技術(shù)在井下采煤的應(yīng)用

在采煤的過程中，常用的方法主要有房柱式采煤法、巷柱式采煤法，二者均屬于柱式采煤法范疇。在煤層內(nèi)開掘一系列稱為煤房的巷道，煤房左右用聯(lián)絡(luò)巷相連，這樣就形成一定尺寸的煤柱，煤柱可以留下不采，用來支撐頂板，此種方法稱為房式采煤法；也可以等煤房采完之后，再將煤柱按要求盡可能地采出，被稱為房柱式采煤法。按裝備不同，柱式體系采煤法可分為傳統(tǒng)的鉆眼爆破工藝和高度機(jī)械化的連續(xù)采煤機(jī)采煤工藝兩大類。傳統(tǒng)的爆破落煤工藝與煤巷鉆眼爆破掘進(jìn)基本相同。我國地方煤礦，特別是鄉(xiāng)鎮(zhèn)煤礦應(yīng)用機(jī)械化水平低的柱式體系采煤法較多。近年來我國部分大型現(xiàn)代化礦井也引進(jìn)了連續(xù)采煤機(jī)等配套設(shè)備，提高了機(jī)械化程度。

（一）采煤工藝

按運(yùn)煤方式的不同，連續(xù)采煤機(jī)采煤工藝可分為間

1 斷運(yùn)輸工藝系統(tǒng)和連續(xù)運(yùn)輸工藝系統(tǒng)。連續(xù)采煤機(jī)——梭車間斷運(yùn)輸工藝系統(tǒng)

典型的連續(xù)采煤機(jī)間斷運(yùn)輸工藝系統(tǒng)配套設(shè)備包括：1臺(tái)連續(xù)采煤機(jī)、1臺(tái)錨桿機(jī)、最2臺(tái)梭車或蓄電池運(yùn)煤車、1臺(tái)給料破碎機(jī)、1臺(tái)蓄電池鏟車、1套移動(dòng)變電站、充電設(shè)備和足夠的備用蓄電池。連續(xù)采煤機(jī)間斷運(yùn)輸工藝系統(tǒng)主要用于中厚煤層和厚煤層中，有時(shí)也用于厚度較大的薄煤層中。

2 連續(xù)采煤機(jī)——輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸工藝系統(tǒng)

這種系統(tǒng)主要應(yīng)用于薄煤層，今年來其在中厚煤層中的使用也呈上升趨勢(shì)。主要是將采煤機(jī)采落的煤，通過多臺(tái)輸送機(jī)轉(zhuǎn)運(yùn)至膠帶輸送機(jī)上，其工藝系統(tǒng)如圖1所示

圖1 連續(xù)采煤機(jī)-輸送機(jī)連續(xù)運(yùn)輸工藝系統(tǒng)

（一）采煤方法

1 塊狀煤柱房柱式采煤法

該法通常以4～5個(gè)以上的煤房為一組，同時(shí)掘進(jìn)。煤房寬5～7 m，房間煤柱寬為15～25 m，每隔一定距離以聯(lián)絡(luò)巷貫通，形成矩形煤柱。采煤房時(shí)工藝過程及參數(shù)同房式采煤法，煤房掘進(jìn)到預(yù)定長(zhǎng)度后，即可回收房間煤柱。煤房間留設(shè)不同形狀的煤柱，采煤房時(shí)煤柱暫時(shí)支撐頂板，采完煤房后有計(jì)劃地回收所留的煤柱，如頂板穩(wěn)定，可直接回收全部煤柱；反之，則要保留部分煤柱。根據(jù)煤柱尺寸和圍巖的條件不同，煤柱回收時(shí)主要選擇袋翼式、外進(jìn)式、劈柱式三種回收工藝。

2 “旺格維利”采煤法

針對(duì)傳統(tǒng)的房柱式采煤法隨采深增加出現(xiàn)的地壓增大、采出率下降等問題，澳大利亞首先在“汪格維里”煤層中發(fā)展了“汪格維里”采煤法，在巷道布置、煤體切割及煤柱回收方面有所不同。

如圖2所示，盤區(qū)準(zhǔn)備巷道長(zhǎng)度按膠帶輸送機(jī)長(zhǎng)度確定，可達(dá)500～600 m，有條件時(shí)可達(dá)1000 m。在盤區(qū)準(zhǔn)

備巷道的一側(cè)或兩側(cè)布置長(zhǎng)條狀的房柱，每組長(zhǎng)條狀房柱寬為15 m左右，長(zhǎng)約65～90 m。

圖2 條狀煤柱房柱式采煤法巷道布置

3 充填材料采煤新技術(shù)

與傳統(tǒng)的房柱式采煤技術(shù)相比，新技術(shù)只是在回采的過程中增加新型材料，通過應(yīng)用吸水發(fā)泡速凝高強(qiáng)有機(jī)新型化工材料，交替充填煤房形成的人工撐體來重復(fù)開采煤柱，但其巷道布置和回采技術(shù)還是與原來的采煤方式一樣。先在井下進(jìn)行采煤，然后對(duì)空出來的區(qū)域及時(shí)填充，形成人工支撐體，再開采煤柱，做到交替采煤。一邊回采，一邊填充采空區(qū)，一般房柱式采煤時(shí)，適宜采6m煤房，留6m煤柱。首先在一個(gè)房柱式巷道布置的小區(qū)域內(nèi)完成6m煤房的回采，再對(duì)其進(jìn)行充填，接著對(duì)所留的6m煤柱實(shí)施二次房柱式回采，直至徹底回采完，最后對(duì)此小區(qū)域立即進(jìn)行永久封閉，從理論上實(shí)現(xiàn)了對(duì)煤炭資源的全部回收。這種交替填充采空區(qū)的新型材料填充技術(shù)，可以消除空頂作業(yè)，減少微風(fēng)的擴(kuò)散，改善工作的環(huán)境。充填體構(gòu)具有柔韌性，可以避免開采后形成的大量的采空區(qū)頂板，減少頂板塌陷，保障了工作人員的生命安全。

四、房柱式采煤法的適用條件及評(píng)價(jià)

（一）適用條件

1 開采的深度較淺，一般不超過300-500m頂板較穩(wěn)定的薄層及中厚層。

2 傾角在100以下，近水平煤層為佳；煤層賦存穩(wěn)

3 定，起伏變化較小，地質(zhì)構(gòu)造比較簡(jiǎn)單。

4 底板比較平整，頂板無淋水。低瓦斯，并且不容易自然發(fā)火。

（二）評(píng)價(jià)

房柱式采煤法的優(yōu)點(diǎn)主要有：設(shè)備投資少，建設(shè)期短且快；設(shè)備運(yùn)轉(zhuǎn)靈活，搬遷容易；巷道的壓力小，便于維護(hù)，且支護(hù)簡(jiǎn)單，可以用錨桿來支護(hù)頂板；由于大部分是煤層巷道，所以矸石量很少，此外，矸石可以不外運(yùn)，直接在井下處理，有利于環(huán)境保護(hù)；全員效率相對(duì)較高，中小型礦井更為明顯。

房柱式采煤法主要存在以下缺點(diǎn)：采區(qū)采出率不高，一般為70%-75%左右；通風(fēng)條件較差，進(jìn)回風(fēng)并列布置，通風(fēng)構(gòu)筑物較多，漏風(fēng)大；此外，采房和回收煤柱的時(shí)侯，容易出現(xiàn)多頭串聯(lián)通風(fēng)。

結(jié)語

房柱式采煤法是采煤過程中常用的方法，這種采煤方法技術(shù)難度低、成本容易控制，故房柱式采煤法成為很多地方采煤方式的首選。如何才能在繼續(xù)使用房柱式采煤法采煤的同時(shí)能提高采煤經(jīng)濟(jì)效率和安全性的問題，還有待繼續(xù)探討和研究。本文在介紹房柱式采煤法技術(shù)過程中所提到的新材料填充法或?qū)⑹且粋€(gè)很好的解決安全問題的方法。希望技術(shù)、工藝得以不斷改進(jìn)的房柱式采煤法能夠更好的服務(wù)于我國的煤炭事業(yè)，不斷地促進(jìn)我國煤炭事業(yè)的發(fā)展，提高我國的經(jīng)濟(jì)效益。

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