我国主要采煤方法研究综述

【摘要】中国是世界煤炭资源最丰富的国家之一，据不完全统计，我国煤炭探明储量在9000亿t以上，含煤面积55万余km2，而且煤种齐全，我国一次性能源消费结构中，煤炭占75%以上，从煤中可以提取200多种产品，因此煤炭工业发展的快慢，将直接关系到国计民生和我国的社会主义经济建设。而采煤方法和工艺的进步和完善始终是采矿学科发展的主题。本文介绍了采煤技术的发展、采煤工作的现状及目前采煤工作中存在的问题；对单一走向长壁采煤法，采煤工艺、倾斜长壁采煤法以及放顶煤采煤技术进行了论述；提出了采煤方法的选择原则以及具体措施。

【关键词】采煤方法；综采；放顶煤

1 概述

新中国成立后，原煤产量飞速增长，到2013年原煤产量已达30多亿t，居世界首位。近几年来，由于对采煤方法进行了改革，以及更新了一批现代化采煤设备，已使一大批煤矿跨入了现代化高产高效煤矿的行列。

建国初期采煤方法多采用无支护的穿硐式和高落式回采，后来使用了截煤机和刮板输送机，之后又采用了以长壁式为主的正规采煤方法。1964年我国成功使用了浅截式滚筒采煤机；1977年，我国因地制宜积极推广了倾斜长壁采煤法、柔性掩护支架采煤法、无煤柱沿空留巷采煤方法、水力采煤等；20世纪80年代以来采煤方法得到迅速发展，生产技术指标明显改善，普通机械化采煤工作面的装备发展较快，综合机械化采煤工作面向大功率、电牵引、程序化发展。随着国民经济的发展，煤矿安全条件将进一步得到改善，采煤生产技术必将达到国际先进水平。

2 各种开采方法特点及适用条件

2.1 单一走向长壁采煤法采煤工艺

目前，我国长壁采煤工作面有炮采、普采和综采三种采煤工艺。

2.1.1 炮采

炮采即爆破采煤工艺，其特点是爆破落煤，爆破后人工装煤，机械化运煤，用单体支柱支护工作空间顶板。我国炮采工艺经历了三个主要发展阶段：建国初期，推行长壁采煤工艺，工作面采用拆移式刮板输送机运煤，木支柱支护顶板；20世纪60年代中期开始，采用能力较大，能整体前移的可弯曲刮板输送机运煤。用摩擦式金属支柱和铰接顶梁支护顶板，使工作面单产和效率有了较大提高；进入20世纪80年代，炮采工作面装备的技术手段更新速度加快，用防炮崩单体液压支柱代替了摩擦式金属支柱，工作空间得到有效控制，而且工作面输送机装上铲煤板和挡煤板，减轻工人的体力劳动。爆破采煤的工艺过程包括打眼、放炮和人工装煤、刮板输送机运煤、移输送机、人工支护和回柱放顶等主要工序。

（1）打眼和放炮。落煤要求保证规定的循环进度，工作面平直，不留底煤和顶煤，以减轻对顶板的破坏、降低炸药和雷管消耗。因此，要根据煤层的硬度、厚度、节理和裂脱的发育状况及顶板条件，确定打眼爆破参数，包括炮眼排列、角度、眼深、装药量、一次起爆的炮眼数量以及爆破次序等。

（2）装煤与运煤。炮采工作面大多采用SGW-40（或150）型可弯曲刮板输送机运煤，在摩擦式金属支柱或单体液压支柱及铰接顶梁所构成悬壁支架掩护下，输送机移近煤壁，有利于爆破装煤与运煤。

（3）炮采工作面支护和采空区处理。目前，我国部分炮采工作面仍采用金属摩擦支柱和单体液压支柱支护，其布置方式主要有单柱、对柱和密集支柱三种形式。最小控顶距应保留3排支柱，以保证足够的工作空间，最大控顶距一般不超过5排支柱。随着采煤工作面不断向前推进，顶板悬露面积越来越大，为了工作面的安全和正常生产，需要及时对采空区进行处理。由于顶板特征、煤层厚度和保护地表的特殊要求等条件不同，采空区有多种处理方法，但最常用的是全部垮落法。

2.1.2 普通机械化采煤工艺

普通机械化采煤工艺，简称“普采”，其特点是用采煤机械同时完成落煤和装煤工序，而运煤、顶板支护和采空区处理与炮采工艺基本相同。

普采面使用单滚筒和双滚筒两种采煤机工作方式。单滚筒采煤机的滚筒一般位于工作面下端头，这样可缩短工作面下缺口的长度，使货量不通过机体下方，装煤效果好。双滚筒采煤机解决了工作面两头做缺口的工作量，有利于工作面技术管理。采煤机有单向和双向两种割煤方式。双向割煤，往返进两刀。中厚煤层单滚筒采煤机常采用单向割煤，往返进一刀，它适合于采高在1.5m以下的薄煤层，滚筒直径接近采高、顶板较稳定，煤层粘顶性不强等条件。

2.1.3 综采

综采即综合机械化采煤工艺，即破、装、运、支、处五个主要生产工序全部实现机械化，因此，综采是目前我国最先进的采煤工艺。

2.2 倾斜长壁采煤法

倾斜长壁采煤法与走向长壁采煤法相比，主要是采煤工作面及两巷的布置不同，并取消了采区上（下）山的巷道，倾斜长壁采煤法，在一定的地质开采技术条件下，技术效益比较显著。

（1）矿压显现及支护特点：对于仰斜工作面，由于倾角的影响，顶板将产生向采空区方向的分力，在此分力作用下，顶板的悬臂岩层将向采空区方向移动，使顶板岩层产生拉力作用。

（2）采煤工艺特点：仰斜开采时，水可以自动流向采空区，工作面无积水，劳动条件好，当煤层倾角

（3）适用条件：按目前的设备条件，倾斜长壁采煤法主要适用倾角在12°左右，目前矿井应用较少，对于倾斜和斜交断层较多的区域，能大致划分成较为规则分带的情况下，也可采用倾斜长壁采煤法或伪斜长壁采煤法。

2.3 放顶煤采煤法

放顶煤采煤法的实质就是在厚煤层中，沿煤层底部布置一采高2～3m的长壁工作面，用常规方法进行回采，利用矿山压力的作用辅以人工松动方法，使支架上方顶煤破碎后由支架后方放出。放顶煤有许多的优点：比如降低成本，提高效率等，它主要适用于煤层厚度在6m以上，顶煤厚度过小易发生超前冒顶。顶煤破碎主要依靠顶板岩层的压力，其次是反复支撑作用。因此，煤的坚固性系数一般应小于3，且适用于倾角不太大的煤层。缺点是资源回收率低。

3 开采方法的选择

采煤方法的选择必须坚持安全、经济、回采率高的原则。采煤方法的选择在基于上述原则的基础上，应大力提高煤炭的回采率，根据具体煤层的条件以及它所适应的最合理的开采方法，减少资源浪费，减轻工人的体力劳动，加强环保。归纳起来有以下几点：

（1）煤层比较理想。地质条件比较好的煤田中应大力提倡综采。

（2）对于煤层比较理想，顶板破碎的情况可采用放顶煤开采技术。如山东兖州矿业集团东滩矿综采工作面，采用两柱式的综采设备开采，在2006年2月创出月产50万t的全省记录。在2006年创年产600万t的全省纪录。同时解决了个别煤层因顶板破碎而冒顶的难题。

（3）对于煤层块段储量不大，地质条件复杂，工作面搬家次数较多的工作面易采用普通机械化采煤方法。如徐矿集团庞庄矿进入后期开采，工作面搬家次数较多，基本采用普通机械化采煤方法。

（4）对边角煤层块段，地质构造区域内的煤柱，在保证安全、回收资源的前提下只能采用炮采方式。

4 结束语

煤矿开采技术随着煤层赋存条件的不同而有很大的差异。我国煤层赋存条件多种多样，目前国有重点煤矿缓斜、倾斜和急斜煤层可采储量分别占86.3%，10.1%和3.6%；这些特点决定了我国采煤方法必然是多种多样的。