[科普中国]-工作面水平式布置采煤法

工作面水平布置的采煤法，是沿水平方向按一定的高度，将煤层划分成若干分层后布置采煤工作面的一种方法。工作面沿煤层走向推进，由上而下逐层开采。工作面水平布置的采煤法有很多种，常见的有水平分层下行垮落采煤法、水平分段放顶煤采煤法等。

简介水平分层下行垮落采煤法，是将煤层沿水平方向划分成若干2-2.5m的分层，工作面由底板至顶板方向布置，沿煤层走向推进，人工顶板下行垮落开采。因此，这种采煤法受煤层厚度、倾角变化的影响很小，对不稳定的急斜煤层，具有很强的适应能力1。

采区采煤系统采区内一般布置两组上山，单翼后退式开采。其中一组上山（上一采区所留）运煤与进风；另一组上山运料与回风。巷道掘进顺序是：在采区内由运输大巷掘进运输石门，进入煤层后，在石门的两侧沿煤层掘进一组上山与回风石门贯通；然后在第一区段下部与上部边界开掘区段运输平巷和区段回风平巷，为便于掘进时的通风与行人，沿走向每隔20-30m掘进联络眼连通上下区段平巷；区段平巷贯通两组上山后，由采区边界开始由上至下掘进分层平巷，沿走向每隔5-6m掘各分层平巷至区段运输平巷的联络巷，用于溜煤与通风；当第一分层平巷掘进超过10-15m时，掘第一分层工作面开切巷（煤门）布置采煤设备后，便可开始后退式采煤。第一分层采煤工作面推进15-20m，待顶板垮落稳定后，掘第二分层平巷与开切巷即可进行采煤。依此准备区段内以下各个分层，直至最后一个分层。每个区段内一般可布置5-7分层工作面同时开采。为避免各分层间溜煤、通风相互干扰，上下分层工作面根据顶板垮落稳定要求，保持15-30m的错距，并同步推进。

分层平巷根据煤层厚度不同，布置方式有所区别。煤层厚度小于5m时布置一条，沿煤层底板或顶板布置；当煤层厚度达到5-10m时，攉煤距离变长，劳动强度增大，工作面扩散通风也比较困难，所以可将分层平巷布置在煤层的中部；煤层厚度大于10m时，可沿煤层顶底板布置两条分层平巷。工作面采下的煤，由人工攉入就近联络眼下放至区段平巷输送机上，朝工作面推进相反的方向运至溜煤上山，溜至采区煤仓后在石门装车外运。生产用材料由回风石门或运输石门经运料上山，提（放）运到区段回风平巷或区段运输平巷，再经联络眼运到各分层平巷与工作面。

采区内通风路线，前进方向与工作面推进方向相同。各分层工作面的风流，由前一分层工作的乏风与掺入的新鲜风流组成。新鲜风流由上个采区运输石门进入采区，沿通风行人上山进入区段运输平巷，其中一部分风流经分层联络眼清洗第一分层工作面后，再通过联络眼上行清洗前方各分层工作面，直至最后一个分层工作面；另一部分新鲜风沿区段输送机巷前行，并通过联络眼分别进入各分层工作面（掺入新鲜风）；最后在区段回风平巷汇集经回风上山和回风石门，排出采区。

采煤工艺水平分层下行垮落采煤法的采煤工艺，也包括落煤、装煤、支护与采空区处理等工序。工作面落煤可用爆破或机械两种方法。当工作面比较短时，可采用爆破法。炮眼布置一般采用双排眼、炮眼深度1.0-1.5m。在人工顶板下采煤时，则采取小进度多循环的方式。采下的煤由人工直接攉入联络眼或通过溜槽等送入溜煤眼。当煤层厚工作面又较长时，应采用机械落煤、输送机运煤。

工作面支护采用木材或单体金属支柱。采用木材棚式支架时，棚梁平行工作面对接式架设；采用金属单体支柱时，铰接梁组成悬臂梁支护。采空区处理采用全部垮落法。最大控顶7-8m，最小控顶距5-6m，确保最小控顶距内有两个联络眼进行溜煤与通风。回柱放顶前要铺设人工顶板，隔离上分层垮落的岩石。人工顶板材料可用金属网或荆笆等。一般多采用金属网。

人工顶板的铺设方法与要求和倾斜分层下行垮落法基本相同。由于采煤工作面较短切顶线不架设放顶排柱，一般只架设木垛。水平分层下行垮落采煤法工作面的准备工作量比较小，一般采用三班采煤，边采边准的作业方式，工作面每推进2-3m放顶一次2。

斜切分层采煤法将煤层划分成有一定倾角的分层，在各分层布置采煤工作面逐层开采，这种采煤法叫斜切分层采煤法。它与水平分层下行垮落采煤法采煤系统和采煤工艺两者基本相同。主要区别在于：将工作面布置成25°倾角，并增加一条分层回风巷及其联络巷。

在区段内除了掘进区段联络巷与沿煤层底板分层回风巷外，沿煤层顶板要掘一条超前采煤工作面的分层回风巷，并用斜煤门与分层回风平巷贯通，以解决采煤工作面过长、扩散通风的困难，分层采煤工作面通风路线如图中箭头所示。此外，采煤工作面布置成25°倾角，便可借助溜槽将工作面的煤自行溜入联络巷，减轻了采煤工作面攉煤的劳动强度。

水平分段放顶煤采煤法水平分层或斜切分层下行垮落采煤法最突出的问题是：采煤巷道的掘进率高、采煤机械化程度低。为此，国内外广泛推广应用水平分段放顶煤采煤法，把分层的厚度加大到8-12m，最大可达20m。从而使采煤巷道掘进率降低、分层工作面生产能力和工效提高、技术经济指标明显改善。

水平分段放顶煤采煤法，是先将分段下部2-2.5m厚的煤层，用普通方法进行开采，然后将其上部煤层用放顶煤的方法进行开采。根据煤层厚度和稳定程度不同，水平分段放顶煤开采有三种类型：煤层厚度超过20m又赋存稳定时，采用自移式液压支架放顶煤法，分段厚度10-20m，如乌鲁木齐、窑街和辽源等矿区先后采用过；煤层厚度大于4-6m时，采用滑移顶梁液压支架放顶煤，分段厚度6-10m；煤层厚度小于4m时，则采用巷道式挑（放）顶采煤法，分段厚度小于6m2。

采煤巷道布置水平分段放顶煤采煤法，是由水平分层下行垮落法演变而来的。所以，采区的采煤巷道系统与水平分层下行垮落采煤法的基本相同。采区内沿倾斜划分成若干区段，垂高可达50m。区段上部掘区段回风平巷，下部掘区段运输平巷，掘至离采区边界80-90m时，沿煤层掘两条区段上山眼贯通区段运输与回风平巷，以便生产时通风、行人与运输。区段上山眼每隔一定距离用联络巷连通。然后由区段联络巷开始，沿走向掘分层（段）平巷，把区段划分成若干段，两分层平巷间距6-10m。分层平巷根据煤层厚度不同掘一条或两条。如果煤层厚度大于10m，沿煤层顶板和底板分别开掘运输与回风平巷。分层平巷掘至采区边界便可掘开切巷（煤门）布置采煤设备，沿走向开始后退式采煤。开采第一分段时，准备第二分段的分层平巷以便接替。滑移支架放顶煤开采包括；落煤、装运煤、挂顶网、移架和放顶煤等工序。

采煤工作面可采用爆破和机械落煤，一般采用爆破法较多。炮眼布置取决于采高和煤质软硬程度，可用双排或三排眼；炮眼深度取决于滑移支架的迈步大小。放炮后，由人工直接将煤装入输送机后，经分层平巷运往区段联络眼下放。爆破落煤装完后，便可移动滑移支架。随着支架前移，顶煤失去支撑就会自行垮落。如果煤层比较坚硬时，可通过放震动炮把顶煤放下来。放顶煤是在滑移顶梁后端金属网上，每隔1.5m左右打开一个放煤口，垮落的顶煤沿放煤口落到工作面，再由人工装入输送机外运。如铺设有放顶煤的输送机时，则直接落到输送机上。当顶煤放完出现矸石时，应立即堵住放煤口停止放煤，并将打开的网口用铁丝补好。放煤后直接顶不垮落时，要采取打眼放炮方法，强制顶板垮落，以减轻工作面压力3。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学