undergroundcoalminingmethod
區(qū)段或采煤條帶內的巷道布置方式和回采工藝及其配合的總稱。區(qū)段或采煤條帶內各類巷道的數量、位置及其與回采工作面在時間和空間上的配合,稱為巷道布置方式。回采工作面各工序的合理安排和有機配合稱煤回采工藝。一種巷道布置方式可以有不同的回采工藝,一種回采工藝也可適用于不同的巷道布置方式。二者的最佳配合,可通過技術經濟比較確定。
簡史公元前500年,中國就利用煤炭作燃料。《天工開物》中記載了古代煤礦開采技術。但是長期以來都用手工采煤,開采范圍狹小,靠掘進巷道出煤,方法十分落后。采用鉆眼爆破技術和動力機械采煤以后,促進了采煤技術的迅速發(fā)展。20世紀50年代前中國煤礦主要采用殘柱式和高落式采煤方法,巷道掘進量大,產煤量少,通風條件惡劣,生產不安全,資源損失多。50年代起,中國煤礦大部分改用壁式采煤法,制訂了各項安全生產措施,獲得了較好的技術經濟效果。
采煤機械化20世紀50年代初,中國回采工作面用截煤機掏槽,爆破落煤,人力裝煤,還采用了深截式聯合采煤機,實現了落煤、裝煤機械化(見采煤機)。但截煤機掏槽工序復雜,勞動強度大;深截式聯合采煤機(康拜因)則有功率小、速度慢、空頂面積大等缺點。60年代,長壁回采工作面推廣使用淺截式滾筒采煤機,可彎曲刮板輸送機,配合使用金屬支柱和鉸接頂梁,簡化了采煤工序,提高了工作面產量和效率。70年代,采用自移式液壓支架、大功率采煤機,強力可彎曲刮板輸送機和可伸縮帶式輸送機,實現了綜合機械化采煤,不僅大幅度提高了工作面的產量和效率,也擴大了采區(qū)范圍,實現了集中生產,并進一步改善了巷道布置。機械化采煤可促進采煤方法的發(fā)展,不僅使壁式采煤法的長壁工作面獲得良好的技術經濟效果,也使柱式采煤法得到改革和發(fā)展。目前,在美、澳等國廣泛應用連續(xù)采煤機采煤,梭式自行礦車運煤,并配合使用錨桿支柱,效果良好。
分類采煤方法繁多,各國有不同的分類方案1959年,中國煤炭學術界按照巷道布置方式和回采工藝的特點,將采煤方法分為壁式和柱式兩種體系,再按照煤層厚度、傾角、回采方向和其他特征,劃分為各種具體的采煤方法,見附表[中國采煤方法的分類方案]。
采煤方法的選擇必須根據煤層地質條件和開采技術經濟條件,選擇好合理的采煤方法,最大限度地滿足工作安全、產量大、效率高、煤質好、成本低和煤炭回采率高等要求。
煤層地質條件包括煤層傾角、厚度、頂底板巖石性質、煤層的構造和性質、煤層賦存的穩(wěn)定性、斷層切割情況、瓦斯涌出量和含水程度,以及煤層自然發(fā)火傾向性等。煤層的傾角、厚度和頂底板巖石性質,直接影響巷道布置方式和回采工藝。急傾斜煤層回采工作面和上山巷道可采用自溜運輸;但回采工作,不論用機械或人工,都因傾角大而帶來很大困難。薄煤層開采困難,效率低;中厚煤層的采高適中,開采方便,容易支護,回采效率高。為保證安全,提高回采率,厚度3.5m以上的厚煤層多采用分層開采。頂底板巖石性質主要影響頂板管理方法的選擇。中等穩(wěn)定的頂板,最宜采用全部垮落頂板管理法。目前極堅硬的頂板采用注水和深孔爆破的方法管理頂板。極破碎的頂板可采用化學注漿法錨固頂板。煤層含有夾石時,使回采工藝復雜化。如夾石很薄,回采時很難挑選出來,影響煤質;如煤層中夾石很厚(0.5m以上),可利用夾石作為分層開采的界限。煤層的穩(wěn)定性和斷層切割情況直接影響回采工藝的選擇。在瓦斯涌出量較大的煤層中,要保證回采工作面的獨立通風系統(tǒng)。涌水量較大的煤層,要保證排水系統(tǒng)的完整和通暢,這些都使巷道布置復雜化。建筑物下采煤、鐵路下采煤和水體下采煤,要采取特殊措施。
開采技術經濟條件包括技術裝備、材料供應和技術管理水平。技術裝備同采煤科學技術發(fā)展和國家經濟狀況有直接關系。綜合機械化采煤可以實現采煤過程全部機械化,是今后發(fā)展方向;但是普通機械化采煤仍應發(fā)展。水力采煤法是有效的機械化采煤方法之一,如果頂底板穩(wěn)定,煤層條件適宜,技術經濟條件比較優(yōu)越,也應提倡和發(fā)展。采用充填法管理頂板時要考慮充填材料來源和供應條件,采用水力充填時要考慮水源情況。選擇采煤方法還應力求操作技術簡單,容易掌握,管理方便,這對于中、小型礦井,尤為重要。選擇采煤方法應當綜合考慮上述諸因素,結合地區(qū)具體情況,進行充分技術經濟論證后確定。
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