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煤矿开采学讲义：柱式体系采煤法 9-13第九章 柱式体系采煤法（自学）柱式体系采煤法有两种基本类型，即房式采煤法和房柱式采煤法。根据地质和技术条件的不同，此类采煤法又有很多变化。柱式体系采煤法的实质是在煤层内开掘一系列宽为5-7 m左右的煤房，煤房间用联络巷相连，形成近似于长条形或块状的煤柱，煤柱宽度由数米至二十多米不等一采煤在煤房中进行厂煤柱可根据条件留下不采，或在煤房采完后，再将煤柱按要求尽可能采出。留下煤柱不采的称为房式采煤法，既采煤房又采煤村的称为房杜式采煤法。80年代以前，美国和澳大利亚主要采用这种柱式体系采煤法。但近年来，壁式采煤法在迅速增加，出现了长壁工作面采煤，巷道仍是采用柱式采煤法的多巷布置系统，利用煤房采出部分煤，同时为长壁工作面准备出两侧平巷这种柱式与壁式相结合的采煤法，在美国和澳大利亚有较大的发展。第一节 柱式体系采煤工艺按落煤方式的不同，采煤工艺大致可分为两大类：一类为传统的放炮落煤工艺；一类为连续采煤机采煤的工艺。日前美国和澳大利亚般采用后者。连续采煤机采煤工艺系统按运煤方式的不同，又可分为两种：一种是连续采煤机-梭车-转载破碎机-胶带输送机工艺系统；另一种是连续采煤机-桥式转载机-万向接长机-胶带输送机工艺系统。前者是间断运输工艺系统，后者是连续运输工艺系统。一、连续采煤机一梭车工艺系统这种系统上要用中厚厚煤层，有时也用于厚度较大的薄煤层。其工艺系统如图9-1所示。连续采煤机主要有横滚筒和纵螺旋两大类。在中厚煤层公中使用的都是横滚筒。如乔伊(JOY)12CM型，就属这一类。滚筒宽度2.9-3.2 m，采煤机长9-10m，同时完成割煤与装煤工作。梭车容量一般为7-16t，车高0.7-1.6m，车长8.0m左右，车宽2.7-3.3 m，自重11-18 t。为了将煤匀速送人胶带输送机，在输送机前面设置了转载破碎机，以利梭车快速卸载，并破碎大块煤锚杆机是系统中的重要设备，大多为拖电缆胶轮自行式（也有简易手提的），打锚杆也是作业中耗时较多的一道工序，采煤机与锚杆机轮流进入煤房作业先采煤到定进度（例如6 m），采煤机退出至另一煤房采煤，锚杆机进人进行支护。这种工艺系统与传统工艺系统相比，机械化程度商，大大减少了作业人员。一般采用三班作业制，每班配备7-9人，工效较高。二、连续采煤机-输送机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9-2,所示。这种系统主要用于薄煤层，在中厚厚煤层的使用也呈上升趋势。这种连续运输系统克服了梭车间断运输产生的影响，且有利于在薄煤层中应用。鸡西小恒山煤矿采用的就是这种工艺系统。所用采煤机为MK-22型，采用纵向螺旋滚筒，滚筒长1.2m，一般可钻进1.1m。两滚筒一上一下（前上后下）向左（向右）摆动割煤，最大摆动角度为900，不挑顶，不卧底。其割煤方式如图9-3所示。连续运输设备是由一台桥式转载机和三台万向接长机（自行输送机、互相铰接）、一台特低型胶带输送机组成。由于薄煤层巷道低，条件较差，为方便运送人员、设备和材料及清扫浮煤，设一台铲车。连续采煤机采煤后，若顶板不太稳固，可先用金属支柱临时支护，永久支护采用金属锚杆或树脂锚杆，边打锚杆边回撤临时支柱。一台采煤机配备2台顶板锚杆机，进行顶板打眼和安装锚杆第二节 采谋方法特点一、房式采煤法这种采煤方法的特点是只采煤房不回收煤柱，用房间煤柱支承上覆岩层图9-4为美国某矿井采用连续采煤机一梭车工艺系统的房式采煤方法。主巷由5条巷道组成，盘区准备巷为3条，在盘区巷两侧布置煤房，形成区段。盘区一翼前进，另一翼后退一采取较大的煤柱（60 m）维护主巷。区段由6个房同时推进房宽7 m，煤柱尺寸为8m8m，区段间煤柱宽为8m因受地质构造影响，房长约220m。房式采煤法根据煤柱尺寸和形状还可分为很多种形式，如长条式、切块式等。但其基本布置方式相似。房式采煤法主要适用于顶板稳定、坚硬的条件，根据顶板性质来确定房和柱的尺寸，采出率可达50%-60%。当为保护地面采用房式采煤法时，留设的煤柱尺寸不宜太小。西山西曲矿回收高压输电铁塔下的煤柱，采用了房式采煤法该矿为低瓦斯矿井，近水平煤层，平均厚度2.2m，采用LN-800连续采煤机及其配套的10 SC22-40B型梭车，TD1-45型锚杆机等设备。煤房宽度5 m，房间煤柱宽为15m。采煤工作在区段内三个煤房中交替进行，其布置如图9-5所示。二、房柱式采煤法这种方法的特点是房间留设不同形状的煤柱，采完煤房后有计划地回收这些煤柱。（一）切块式房柱式采煤法通常把4-5个以上煤房组成一组同时掘进，煤房宽5-6 m，煤房中心距为20-30 m,每隔一定距离用联络巷贯通，形成方块或矩形煤柱。煤房掘进到预定长度后，即可回收煤柱。图9-6为一典型切块式房柱式采煤法布置方式。在图中主巷由5条巷道组成，中间三条进风，两边各一条回风。采用胶带输送机运煤。主巷一側的独头短巷，用来堆放矸石，以便矸石不外运；在主巷另一側布置盘区，盘区内不再布置盘区准备巷道，直接多房推进然后返回回收煤柱。盘区由5条煤房组成，房宽5 m，留方形煤柱，房与房中心距为29 m盘区间留设24 m长条形煤柱。该煤柱也可在后退回收煤柱时采出。煤柱回收方式因主巷工艺方式、煤柱尺寸和围岩条件的不同而异，主要有袋翼式和外进式两种。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排支柱仪。如图一所示。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10-12 m左右时，可直接在房内向两侧煤柱进刀，如图9-8所示。（二）“汪格维里”采煤法（以澳大利亚一个煤层名命名）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6 m，到边界后，后退回出9 m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910。巷道布置系统见图9-11。自运输大巷起，沿煤层倾向，开掘条准备巷道，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20-25 m开联络巷，巷宽4.5-6.0 m，巷间煤柱尺寸为14m15 m或10m25m。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16 270t，最高月产举为21 175t，平均效率13256 t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：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）；采掘可实现合一，建设期短，出煤快；设备运转灵活，搬迁快；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；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；全员效率较高，特别是中小型矿井更为明显。主要要缺点：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；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：开采深度较浅，一般不宜超过300-500 m；顶板较稳定的薄及中厚煤层；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；底板较平整，不太软，且顶板无淋水；低瓦斯煤