1对采煤技术与方法选择的探讨对采煤技术与方法选择的探讨 新中国成立后，原煤产量飞速增长，到 2005 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一、各种开采方法特点及适用条件一、各种开采方法特点及适用条件（一）采煤工艺（一）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的悬壁支架掩护下,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2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）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3）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<10°左右时,采煤机及输送机工作稳定性尚好,如倾角较大则截煤效果达不到理想状态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（二）放顶煤采煤法（二）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3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三）综采（三）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二、开采方法的选择二、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）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2）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3）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 的全省纪录。
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4）煤层比较理想地质条件比较好的煤田中应大力提倡综采,如淮南矿业集团潘一矿综采工作面,在 2005 年 2 月创出月产 5.5 万 t 的回采记录在 2005 年创年产 59 万t 的全省纪录三、采煤方法的分类三、采煤方法的分类我国煤炭资源分布广，赋存条件复杂多样，开采地质条件各异，从而形成了多样化的采煤方法采煤方法的分类方法很多，通常按采煤工艺、矿压控制持点，首先将采煤方法分为壁式体系和柱式体系两大类，如图 3-14 所示我国煤矿采用的主要采煤方法及其分类特征见表 3-34表 3-3 我国煤矿采用的主要采煤方法及其特征表序号采煤方法体系整层与分层推进方向采空区处理采煤工艺适用条件l单一走向长壁采煤法 壁式 整层走向垮落法综采、普采、炮采薄及中厚煤层2单—倾斜长壁采煤法 壁式 整层倾斜垮落法 综采、普采、炮采缓斜薄及中厚煤层3刀柱式采煤法壁式 整层走向或倾斜煤柱支撑法普采、炮采顶板坚硬的缓斜薄及中厚煤层4大采高一次采全厚采煤法壁式 整层走向或倾斜垮落法综采缓斜 5 m 以下的厚煤层5倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法壁式 分层走向垮落法综采、普采、炮采缓斜、倾斜厚及特厚煤层6倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法壁式 分层倾斜垮落法综采、普采、炮采缓斜、倾斜厚及特厚煤层7倾斜分层走向长壁上行充填采煤法壁式 整层走向或倾斜充填法炮采缓斜、倾斜特厚煤层8放顶煤采煤法壁式 整层走向或倾斜垮落法综采为主缓斜 5m 以上的厚煤层9水平分段放顶煤采煤法壁式 分层走向垮落法综采为主急斜特厚煤层10水平分层、斜切分层下行垮落采煤法壁式 分层走向垮落法炮采急斜厚及特厚煤层11掩护支架采煤法壁式 整层走向或倾斜垮落法 炮采、风镐 急斜中厚及厚煤层12台阶式采煤法壁式 整层走向垮落法 炮采、风镐 急斜薄及中厚煤层513 仓储巷道长壁采煤法 壁式 整层走向为主垮落法炮采急斜薄及中厚煤层14水力采煤法柱式 整层走向或倾斜垮落法水采不稳定煤层倾斜、急斜煤层等15柱式体系采煤法柱式 整层走向或倾斜垮落法炮采非正规条件回收煤柱图 3-14 采煤方法分类（一）壁式体系采煤法（一）壁式体系采煤法又称长壁体系采煤方法，以长工作面采煤为主要特征，是我国目前应用最普遍的一种采煤方法。
该方法具有如下一般特点：（1）在采煤工作面的两端各至少布置一条巷道，构成完整的生产系统其中，为采煤工作面运煤、通风、行人等服务的巷道称为区段运输平巷，为工作面运料、回风等服务的巷道称为区段回风平巷2）采煤工作面长度较长，一般在 80～250 m 以上3）采煤工作面可分别采用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破煤和装煤，用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机运煤，用自移液压支架或单体液压支柱与铰接顶梁组成的单体支架支护采煤工作面工作空间，用全部垮落法或充填法处理采空区4）随着采煤工作面推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈壁式体系采煤法，按煤层倾角的大小，可分为缓斜、倾斜煤层采煤法和急斜煤层采煤法按开采煤层的厚度大小，可分为薄煤层采煤法、中厚煤层采煤法、厚煤层采煤法按工作面布置和推进方向不同，分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法前者的主要特点是采煤工作面沿煤层倾斜布置、沿走向推进，后者则是采煤工作面沿煤层大致的走向布置、沿倾斜向上或向下推进倾斜长壁采煤法又分为仰斜长壁和俯斜长壁两种类型，工作面沿煤层倾斜方向自上而下推进的称为俯斜长壁，工作面沿倾斜方向自下而上推进的称为仰斜长壁按采煤工艺不同，分为爆破采煤法、普通机械化采煤法和综合机械化采煤法。
6按采空区的处理方法不同，分为全部垮落采煤法、煤柱支撑（刀柱）采煤法、充填采煤法按煤层的开采方式不同，分为整层采煤法和分层采煤法整层开采可分为单一长壁采煤法、放顶煤采煤法与掩护支架采煤法分层开采可分为倾斜分层采煤法、水平分层采煤法、斜切分层采煤法、水平分段放顶煤采煤法二）柱式体系采煤法（二）柱式体系采煤法柱式体系采煤法又称为短壁体系采煤法，是以房、柱间隔采煤为主要特征，常见的有巷柱式、房式、房柱式采煤法四、采煤方法的选择四、采煤方法的选择（一）选择采煤方法的原则（一）选择采煤方法的原则采煤方法的选择是煤矿安全生产的重要内容，它将直接影响矿井安全生产和煤矿企业各项技术经济指标选择采煤方法应当结合区域经济特点，根据煤层赋存条件、矿井开采技术水平等因素，选用技术先进、经济合理、安全生产条件好、资源回收率高的采煤方法选择采煤方法，必须满足安全、经济、煤炭采出率高的基本原则，努力实现高产高效安全生产所谓安全，就是必须贯彻“安全第一”的生产方针，做到采煤工艺先进合理，采煤系统可靠，技术措施完善经济就是指高产、高效、低耗、低成本，煤炭质量好采出率高就是要求尽量减少煤柱损失，减少采煤工作面留煤损失和泼洒损失，最大限度地提高煤炭资源采出率，以达到国家要求。
选择采煤方法应当遵循的三个基本原则，是密切联系又相互制约的，在选择时应当综合考虑二）选择采煤方法应考虑的因素（二）选择采煤方法应考虑的因素为了满足采煤方法选择的原则要求，在选择和设计采煤方法时，必须充分考虑到具体的地质、技术和经济因素的影响1）地质因素煤层倾角煤层倾角是影响采煤方法选择的重要因素煤层倾角的变化不仅直接影响到采煤工作面推进方向、破煤方式、运煤方式、工作面长度、支护方式、采空区处理方法，而且还直接影响到采区巷道布置、运输方式、通风系统、顶板灾害防治措施以及各种参数的选择一般条件下，倾角小于 12º 的煤层，有利于采用巷道系统简7单的倾斜长壁采煤法；倾角大于 12º 的煤层，多数采用走向长壁采煤法煤层厚度煤层厚度及其变化也是影响采煤方法选择的重要因素根据煤层的厚度，可以选择相应的采煤方法一般条件下，薄及中厚煤层通常采用一次采全高的采煤方法，厚煤层可采用大采高综合机械化采煤一次采全高、放顶煤采煤方法，也可以采用分层开采的方法此外，煤层厚度还会影响到采煤工作面的长度，影响采空区处理方法的选择在开采自然发火期较短的厚煤层时，就必须采取综合预防煤层自然发火的措施，采用全部充填法或局部充填法处理采空区。
煤层特征及顶底板稳定性煤层的硬度、煤层的结构（含夹矸情况） 、含煤层数及煤层顶底板岩石的稳定性，都直接影响到采煤机械、采煤工艺以及采空区处理方法的选择，影响着采区巷道布置、巷道维护方法、采区主要参数的确定煤层地质构造采煤工作面内的断层、褶皱、陷落柱等地质构造，直接影响着采煤方法的选择和应用由于地质构造的影响，有时不得不放弃。