短壁采煤法中的完全垮落法采煤工艺介绍

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【摘 要】传统的短壁采煤工艺一般采用不垮落或不完全垮落法管理顶板，煤炭回收率低。无煤柱完全垮落的短壁机械化开采技术的出现，克服了上述不足。按照回采方式不同，无煤柱完全垮落的短壁机械化开采技术又可分为单侧无煤柱短壁机械化开采技术和双侧无煤柱短壁机械化开采技术，文章分别给予了介绍。

【关键词】短壁采煤法；完全垮落；采煤工艺；单侧；双侧

前言

传统的短壁开采在我国煤矿应用已有几十年，它是柱式开采体系的总称， 包括房式采煤法、房柱式采煤法及在此基础上演变而来的其它一些采煤方法， 一般以短工作面采煤为基本特征。长期以来， 回采率一直是困扰短壁机械化开采在我国推广应用的首要问题。目前我国应用的短壁开采多为不垮落或不完全垮落的短壁开采， 且开采的区域多为埋藏浅、瓦斯低、顶底板条件较好的残采煤区、残留煤柱和“三下”压煤等。随着行走支架的研制成功和推广应用， 无煤柱完全垮落的短壁机械化开采技术成为现实， 该采煤技术有效地解决了顶板垮落较难控制、煤炭回收率低的问题，是一种非常优越高效的短壁开采技术， 在国外应用已比较普遍， 特别是在美国、澳大利亚、南非等一些国家。按照回采方式不同，该技术又可以分为单侧无煤柱短壁机械化开采技术和双侧无煤柱短壁机械化开采技术，下面分别予以介绍。

1 单侧无煤柱短壁机械化开采技术

该采煤工艺特点是： 整个开采区域不留设任何保护煤柱， 顶板可以充分、有规律的垮落。人员和设备始终处于保护煤柱之下的应力降低区， 安全状况良好。该工艺适合于开采埋藏深度小于200m、顶板中等稳定的近水平中厚煤层。

1.1 巷道掘进与支护

如图2所示， 利用连采机与锚杆机交叉作业依次向前掘进七条平巷， 平巷宽度一般应在5m 以上，保证放下两台行走支架。平巷采用锚杆支护， 相邻平巷间隔11 m。在平巷掘进过程中， 沿平巷每隔28m掘一联络巷， 联络巷采用锚杆支护， 整个开采区域被切割成长28m、宽11m 的方形煤柱。

1.2 煤柱回收

在整个巷道系统掘进完成后， 即可进行煤柱的回收。首先将行走支架摆放至位置1， 连采机采1A、1B 采硐； 采完后， 连采机从采硐中退出， 行走支架移至位置2， 连采机再采2号采硐。如此类推， 连采机每采一刀， 两台行走支架同时向前移动一个步距， 且两台支架始终成阶梯形布置。在回收完一侧的煤柱后， 将行走支架连采机开到下一支巷， 按图中的数字顺序依次回采， 直至所有煤柱回收完毕， 如图1所示。

1.3 顶板管理

行走式液压支架可以有效的支护顶板， 但在使用支架控制顶板垮落时， 务必要使顶板有规律的垮落。其原因是：（1）完全垮落可减轻工作面顶板的压力， 有效的防止底鼓、片帮的发生；（2）可以尽可能少的留设保护煤柱， 从而取得80～90% 的煤炭回收率；（3）可以使顶板沿着每一个煤柱或每一排煤柱有规律的垮落。

特别要注意的是在顶板条件不好的情况下， 行走支架可以适当的带压移架。但对于坚硬、大面积不跨落的顶板要定期进行强制放顶， 特别是在初采期间， 要尽可能减小顶板的初次垮落步距。

1.4 运输方式

运输可以选用蓄电池运煤车， 也可以选用梭车。蓄电池运煤车可实现长距离运输， 速度也较快， 在运输过程中也不需拖拽电。梭车在运输过程中需拖电缆， 但其运输效率和灵活性都远高于蓄电池运煤车， 因此梭车适合于短距离的运输。

1.5 通风方式

工作面通风采用局扇通风和风幛导流相结合的方式， 实现全负压通风。

1.6 电缆管理

电缆的管理必须做到以下的要求： （1）电缆布置必须允许连采机、行走支架能够完全的从一个煤柱行走到下一个煤柱；（2）电缆可以挂在顶板、煤帮或布置在底板上， 但对于有条件的工作面应尽量布置在顶板上；（3）电缆需要非常容易的从挂钩上移开， 以确保安全和高产；（4）每排煤柱的电缆布置应尽可能一致。

2 双侧无煤柱短壁机械化开采工艺

双侧无煤柱短壁机械化开采工艺， 在设备配置、巷道掘进、顶板管理、通风方式、电缆布置与管理方面与单侧基本相同， 所不同的是双侧开采使用4 台行走支架， 煤柱留设尺有所增大， 因此煤柱回收方式不同。双向开采留设的房柱长一般为25～30m， 宽为18～20m， 其回收方式为双翼回采， 如图2所示。将A、B 两组行走支架（每组两架）布置到待回收煤柱的巷道端头处， 如图中所示。连采机向两侧煤柱交替进刀， 每次进刀长度大约为11 m 左右（为一连采机整个机身长度）。A 组的两台行走支架以迈步方式移动， 连采机采1号采硐时， 两台行走支架同时放在图中1的位置； 连采机采2号采硐时， A 组左边行走支架向前移动到2的位置； 采3号采硐时， A 组支架同时移动到虚线3的位置。如此类推直至10号采硐采完， 此时A 组行走支架移到下一支巷端头，准备下一个循环。连采机此时开采11号采硐， 采完后退出， B 组支架同时向前移动一个步距到图中虚线位置处， 如此类推直至13号采硐采完。在开采过程别要注意10号采硐与13号采硐之间的回撤专用保护煤柱的留设， 按以往开采经验， 该煤柱留设可以有效的保证连采机与B组支架的安全撤出。

该采煤工艺特点是： 每一煤柱的中间及边角部分需要留设一定的保安煤柱， 便于顶板管理以及保证煤机和行走支架的安全撤出。该工艺可适应埋藏深度相对较大的矿井。其采深最大已达600m。其回采率可达80%以上。

3 结束语

无煤柱完全垮落短壁机械化开采技术立足于生产实际， 实现了现有成熟开采技术与先进开采设备的综合集成， 在巷道掘进与煤柱回收工艺方面都具有切实可行的特点， 保留了原有短壁机械化开采的人员设备投入少、见效快、搬家、移动灵活特点外， 还实现了短壁无煤柱开采， 降低顶板管理与维护的难度， 大大提高了资源采出率， 其采区采出率可提高20%以上。该技术在美国、澳大利亚已发展比较成熟， 但在国内应用还较少， 推广应用该短壁开采技术意义重大。

参考文献：

[1]徐永圻.煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版，1999.

作者简介：

邑磊，男，1984年6月出生，采矿助理工程师，2005年4月参加工作，现任国投新集能源股份有限公司刘庄煤矿综掘一队主管工程师。