[科普中国]-倾斜短壁式采煤法

倾斜短壁式采煤法是我国在缓斜煤层条件下常用的水采方法，又称漏斗式采煤法。采煤法分为双面冲采（双面漏斗）和单面冲采（单面漏斗）两种方式。为保持生产的连续性，每个采区一般配置3个采煤工作面，其中一个生产，另一个进行拆移水枪、水管及溜槽等准备工作，第三个备用。

采区准备工作顺序自水平运输大巷沿煤层倾斜开掘一对采区煤水上山和轨道上山，两上山间距20-25m，并每隔一定距离以联络巷连通。采区上山与水平回风大巷连通后，由上山向两翼开掘区段回风巷和区段运输巷。为保证溜槽水力运输，区段运输巷坡度为5%-7%，掘到采区边界后，沿煤层倾斜向上开掘回采眼与区段回风巷连通。为避免底煤丢失，区段运输巷和回采眼需沿煤层底板掘进。回采眼间距视水枪有效射程及回采眼维护状况而定，一般为18-24m。在掘进区段巷道的同时可在采区下部开掘煤水硐室。在完成设备安装及完善通风构筑物之后即可进行回采。

由于水采工艺特点的限制，采区内均采用后退式下行开采顺序，即水枪安设在回采眼中，自区段回风巷开始由上而下依次冲采回采眼两侧的煤带。单面漏斗式是安设在回采眼中的水枪自上而下依次冲采回采眼一侧的煤带，其巷道布置除回采眼间距较小（一般10-16m）外，其他与双面漏斗式相同1。

采区参数采区参数主要指采区生产能力和采区尺寸。每个采区一般配备一套水采生产系统，因此采区生产能力则等于一套水采生产系统的生产能力。在合理配置设备时，一套水采生产系统的生产能力视开采条件而定。采区斜长等于阶段斜长，其值主要取决于开采水平的划分。

采区走向长度因受采区内明槽自流水力运输的限制，为避免采区下部的三角形呆滞煤量过大，其一翼的走向长度不宜过大，而采区走向长度过短又将造成采区服务年限过短，采区的吨煤投资过大及采掘接续紧张等问题，所以采区有其合理的走向长度。我国的水采井（区）多采用双翼采区，采区一翼的走向长度在开采缓斜煤层时一般为500-800m，急斜煤层时为200-500m。近年来，一些水采井（区）为增加采区服务年限，缓解采掘接续紧张的矛盾，增大了采区走向长度（缓斜煤层的采区翼长有的已达1000m以上，急斜煤层达600m以上），并采取在区段巷道使用U型钢可缩支架、在三角煤区域增设辅助煤消水硐室、小型化辅助硐室等措施。实践证明这些措施是有效的。因此，今后采区走向长度将会有所增大。区段斜长一般为120-150m，根据回采眼的维护状况可适当加长或缩短，若维护困难可缩至60-80m2。

采区生产系统（1）运煤系统 由水枪冲采下来的煤沿溜槽由回采眼经区段运输巷和煤水上山到采区煤水硐室。

（2）高压供水系统 采区中的高压供水管理沿与运煤相反的路线铺设并连接于回采眼中的水枪。

（3）运料系统 由于是无支护采煤且设备简单，所以辅助运输的工作量较小。但因为采区内多为倾斜巷道，使运料工作比较困难。通常材料和设备在轨道上山中采用矿车沿轨道提升，而在区段巷道中用单轨吊车或简易吊挂无极绳运输。

（4）通风系统 新风沿采区上山到区段运输巷，再经回采眼到采煤工作面。乏风经采空区到区段回风巷和采区上部回风巷道。

由于清洗工作面后的乏风要流经已冒落的采空区（俗称“老塘窜风”），如果采空区已冒实，则风流阻力很大，可能会导致采煤工作面供风不足，此时则在区段运输巷中增设局部通风机加强通风。各掘进工作面采用局部通风机进行通风。

采煤工艺水采工作面的采煤工序包括：水力落煤；拆移水枪、管道及溜槽；支设护枪支架及重新安设水枪等。

1.水力落煤（落垛）

在进行水力冲采时，水枪受其有效射程及顶板允许暴露面积等因素的限制、需经常拆移。水枪每拆移一次在巷道一侧能冲采的范围称为煤垛。冲采煤垛的工作称为落垛。每次拆移水枪的距离称为移枪步距。

煤垛参数是无支护水采法的一个重要基础参数，它主要包括煤垛的宽度（移枪步距）、煤垛的长度和煤垛的最终冲采角。不同的煤垛参数会直接影响破煤效率及回采率等，因此合理确定煤垛参数十分重要。影响煤垛参数的因素除水枪的有效射程、煤层顶板稳定性外，煤的硬度、厚度及矿压等对其也有较大影响。

漏斗式采煤法的煤垛参数确定一般按下列原则和步骤进行：

（1）确定煤垛的最终冲采角合理的最终冲采角既要保证垛内煤水能通畅外流（即煤垛下帮边界线必须有7%-10%以上的坡度），又要减少三角煤呆滞煤量。最终冲采角不宜过大或过小，过大时易造成煤水外流不畅，而过小时会导致三角煤呆滞煤量的增加。较适宜的最终冲采角一般为70°-75°。

（2）确定煤垛的最小宽度（最小移枪步距）为防止来自采空区的矸石压埋水枪，最小移枪步距应大于采空区矸石在回采眼方向上可能窜入的距离。

（3）确定煤垛的长度煤垛的最大允许长度一般以最小移枪步距和最终冲采角为基础，按最大冲采距离等于或略小于水枪有效射程以及煤垛面积应略小于顶板允许暴露面积的原则来确定。水枪的有效射程和顶板允许暴露面积都应考虑到地质条件、技术条件及矿压作用的影响。实际应用中，漏斗式采煤法的煤垛长度一般为8-15m。

落垛过程中，垛内不设支架，为能在其顶板冒落前顺利采完煤垛，落垛时要有一定的冲采顺序（也称落垛顺序）。根据煤层顶板条件的不同，落垛顺序可分为开式、闭式、半闭式三类。

开式落垛时首先冲采靠近回采眼一侧的煤帮，然后按图中所示序号依次冲采；在冲采过程中煤垛靠上方采空区侧不留临时隔离煤柱。这种落垛方式利用回采眼的侧帮作为自由面，减少了掏槽作业，破煤效果较好，射流的平均生产能力较高。但由于水枪附近的煤垛顶板最早暴露及不暂留采空区隔离煤柱，使在落垛过程中垛内顶板提早垮落及采空区向垛内窜矸的可能性增加。因此这种落垛方式一般适用于顶板较稳定及倾角较小的煤层。

闭式落垛时首先进行水力掏槽冲采煤垛内部，而在煤垛周边上暂留隔离煤柱，以临时支撑煤垛顶板和阻挡采空区矸石向垛内窜入，待煤垛内部的煤量冲采完之后，再按照自下而上、先远后近的原则冲采隔离煤柱。这种落垛方式有利于防止冲采过程中垛内顶板提早垮落及采空区向垛内窜矸，对于保证正常地采完煤垛具有一定效果。但其破煤效果不如开式落垛。因此这种落垛方式一般适用于顶板稳定性较差或倾角较大的煤层。

采用半闭式落垛时，在煤垛靠采空区侧暂留隔离煤柱留待最后冲采，而煤垛其他部分的冲采顺序与开式落垛相同。这种落垛方式的优缺点及适用条件介于前述两种落垛方式之间。

水枪附近是人员作业较集中的地点，为确保安全，该处应加强支护，增设护枪支架。常用护枪支架形式有单斜抬棚、八字抬棚等。

2.其他辅助工序

煤垛冲采完毕后，关闭阀门停止供水，进行拆移水枪、水管及溜槽，这些工作可以平行作业。然后拆除原护枪支架，并在新的水枪位置支设护枪支架，为下一煤垛的冲采做好准备。

为保持生产的连续性，每个采区一般配置3个采煤工作面，其中一个生产，另一个进行拆移水枪、水管及溜槽等准备工作，第三个备用。相邻的两采煤工作面要保持适当错距，其错距的选定既要考虑到利于防止两工作面相互影响及充分利用矿压的作用采煤，又要避免回采眼维护困难，其错距一般取8-15m3。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学