[科普中国]-壁式体系采煤法

壁式体系采煤法，一般以具有较长的工作面为其基本特征。根据采煤工作面长度不同，又分为长壁式与短壁式两种。工作面长度小于40m时，称为短壁式；工作面长度大于40m时，称为长壁式。

简介壁式体系采煤法，一般以具有较长的工作面为其基本特征。根据采煤工作面长度不同，又分为长壁式与短壁式两种。工作面长度小于40m时，称为短壁式；工作面长度大于40m时，称为长壁式。壁式采煤法根据煤层厚度不同，可分为整层开采与分层开采。若一次开采煤层全厚时，称单一长壁式；将厚煤层划分为若干分层后依次开采时，称为分层长壁式。长壁工作面沿煤层倾向布置，沿走向方向推进的称为走向长壁；工作面沿煤层走向布置，沿倾斜方向推进的称为倾斜长壁。

我国煤层赋存条件多样，开采条件各异。当前的采煤方法就有50多种，是世界上采煤方法最多的国家。经过半个多世纪的采煤方法改革，确定了以壁式采煤法为主兼容其它采煤方法的体系。采矿方法是煤炭工业及采矿学科发展的主题。采煤工艺是发展采煤方法的最活跃的因素，采煤工艺的创新，又将进一步推动采煤工艺的发展。正是在这种相互促进的过程中，采煤方法得到不断发展、完善和创新1。

壁式体系采煤法是煤矿开采的发展趋势全世界煤矿地下开采分为壁式体系采煤法及柱式体系采煤法。采用壁式体系采煤法的主要采煤国家和地区有：中国、俄罗斯、波兰、乌克兰、德国、英国、法国、日本、西欧等，其产量均占地下开采产量的90% 以上。采用柱式体系采煤法的主要产煤国家有：美国、澳大利亚、加拿大、南非、印度等。

近20年来，壁式体系采煤法呈加速发展趋势。壁式体系采煤法具有连续采煤、产量高、安全性好、采出率高等先进性。美国、澳大利亚等国引进了壁式开采技术，并用高新技术加以装备，创造了世界新纪录。例如，美国1995年全国62个综采矿井，共有72个长壁缩采工作面，长壁综采矿井仅占美国矿井的6.3 % ，产量却占美国矿井总产量的47.8%。20英里矿创造了年产777.81万t、综采工作面年产649.43万t的世界先进行水平。2002年美国有53个矿井，57个长壁综采工作面，基本上是1个矿装备1个长壁工作面，有4个矿装备了2个长壁工作面。全美中小矿井占矿井总数90%以上，而且为了保护地面设施及环境，当前，柱式体系采煤法的产量比重约为50%以下。澳大利亚长壁采煤法产量继续增长。2000年7月1日至2001年6月30日，澳大利亚有34个长壁采矿井，共产原煤819万t 。其中，6个矿井超过400万t2。

壁式采煤法的特点壁式采煤法的特点是：回采工作面长度较长；工作面两端有可供运输、通风和行人的巷道；回采工作面向前推进时，必须不断支护；采空区要随工作面推进按一定方法及时处理；回采工作面内煤的运输方向与工作面煤壁平行。壁式采煤法有多种分类。①按煤层厚薄不同，薄及中厚煤层，通常按煤层全厚一次开采，称整层（单一）开采；厚煤层, 一般分为若干中等厚度的分层进行开采, 称分层开采。②按工作面推进方向不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。在分层开采中，由于分层的回采顺序和顶板管理方法不同，可分为下行垮落法和上行充填法等。

在中国，开采倾斜和缓倾斜煤层时常用单一（整层）走向长壁采煤法、单一（整层）倾斜长壁采煤法、倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法、倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法、倾斜分层走向长壁上行充填采煤法和倾斜分层V型倾斜长壁充填采煤法和开采坚硬顶板煤层的刀柱采煤法等。开采急倾斜煤层时，有水平分层采煤法、倒台阶采煤法、仓贮采煤法和掩护支架采煤法，这些都属于壁式采煤法。20世纪初，刮板输送机开始使用，壁式采煤法随之有很大发展，已成为各国的主要采煤方法。随着采煤机械化程度不断提高，壁式采煤法的使用范围将日益扩大2。

壁式采煤法的主要分类1.单一走向长壁采煤法

单一走向长壁采煤法也称整层走向长壁采煤法，特点是回采工作面沿煤层倾斜方向布置，沿走向方向推进；工作面长度较长，一般为100～150m，短的有30～40m，长的超过200m 。在回采工作面的上方和下方沿走向分别布置回风平巷和运输平巷，构成回采工作面和采区巷道之间的通风、运输和行人的通道。根据煤回采工艺不同，每一循环的推进度一般为0.6～1.2m 。通常在回风平巷内铺设轨道，用矿车或平板车运送材料和设备；运输平巷内用带式输送机、刮板输送机或矿车运送煤炭。回风平巷和运输平巷采用单巷布置，也有采用双巷布置的。回采工作面的推进方向有两种：①后退式，由采区边界向采区上山（或石门）推进；②前进式，由采区上山（或石门）向采区边界推进。中国各矿区大都采用后退式回采。在综采采区，为减少综采设备的长距离搬移，有的采用混合式，即上区段回采工作面用前进式回采至采区边界后，将综采设备搬移至下区段边界的开切眼中，用后退式回采。

在走向长壁采煤法的回采工作面中，炮采、机采和综采均有使用。中国随着采煤机械化程度的提高，近期回采工作面的平均长度已在100m左右，工作面月平均产量炮采为1万吨左右，机采为1.5万吨左右，综采为3.5万吨左右。此法主要适用于缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层。

2.倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法

开采缓倾斜厚煤层时，需将煤层按倾斜方向划分为若干分层，每个分层的厚度在炮采和普采工作面为1.8～2.4m，在综采工作面可达3.5m左右，各分层由上而下利用全部垮落法依次逐层开采。顶分层的回采与单一中厚煤层回采相同，回采以下各分层时，由于其顶板是上一分层回采时冒落的破碎岩块，管理上困难极大。可采用金属网、竹笆或荆笆等人工假顶。在煤层顶板为页岩或含泥质成分较高的岩石时，向采空区注水或灌注泥浆，有的在冒落岩石中加固结剂，在上覆岩层的压力作用下，使其结合成一个整体，成为再生顶板，供下一分层使用。在铺设人工假顶时进行注水或注浆，效果更好。

本法的巷道有分层布置和联合布置两种。分层布置是将每一个分层作为一个中厚煤层看待，各有独立的巷道系统，通常是分层分采。联合布置，除每分层都有为本层服务的分层平巷外，还有为各分层共用的平巷和上山、下山。在共用巷道与分层巷道之间用平巷、斜巷或立眼巷。为便于维护，应将共用巷道布置在受采动影响较小的煤层底板岩石中。上下分层工作面可同时回采，其超前距离取决于上分层回采后顶板岩层垮落状况，一般为80～200m ，但下分层工作面必须在上分层采空区岩层活动已经稳定后方可回采。为了提高厚煤层开采的经济效益，许多国家正在发展增大采高、减少分层数目的新工艺。设计和使用大采高的自移式液压支架和采煤机，煤层采高可达3.5～5.0m 。此外， 还有将特厚煤层分为两个分层：开采顶分层时，铺金属网假顶，开采底分层的同时回收网下顶煤。

3.刀柱采煤法

在采空区内沿走向每隔25～50m留宽5m左右、与工作面等长的煤柱，简称刀柱，用以支撑顶板，使其不致冒落。工作面至采后的最近刀柱间，用木支柱或金属支柱支护。工作面转入下两个刀柱之间后，即回收前两刀柱间的支柱。在顶板不易冒落的煤层，可只在近工作面支护。要在工作面回采到留刀柱前把下一工作面准备出来。本法的采区巷道布置，如其落煤、装运、通风、下料等其他工艺与单一走向长壁采煤法相同。

本法用于不易冒落的坚硬顶板煤层，工作面长度60～120m。采高1～4m， 最高可达6m。优点是：使用设备少， 工序简单，适于炮采和机械装煤，工效和产量较高，坑木消耗少，吨煤直接成本较低。缺点是：①残留煤柱多、资源回收低；②采近距煤层时，上层刀柱对下层煤开采造成强大集中压力，用刀柱重叠开采下层时，刀柱越留越宽，在刀柱下开采困难大，往往会造成近距煤层整层丢失；③刀柱工作面较短，切割巷多，掘进率低；④丢煤多， 通风不好，易造成自燃发火；⑤随采空区的增大， 会造成大面积悬空顶板的隐患，一旦来压，就会大面积塌顶，产生井下暴风的严重事故。

为了消除大面积顶板悬空的隐患，可在已采完煤的两刀柱间用深孔爆破法人工强迫放顶，使采空区顶板沿刀柱切断，以防止大面积冒顶造成的灾害。

总之，随着科学技术的发展，壁式体系采煤法的分类将更细致，应用更为广泛，必将成为我国乃至世界上的主要煤炭开采技术手段3。

本词条内容贡献者为:

王强 - 副教授 - 西南大学