[科普中国]-条带式采煤法

适用条件

条带式采煤法开采的一般条件：

（1）煤层埋深小于400~500m，单一煤层，厚度比较稳定，顶底板岩层和煤层较硬；

（2）采厚一般在2m左右，个别达到4~8 m,目前已放顶煤；

（3）采出率一般在40~60%

（4）地表下沉系数一般小于0.1，个别达到0.16

（5）地面为密集建筑群、结构复杂的或纪念性的建筑物；

（6）难搬迁的村庄；

（7）铁路桥梁、隧道或铁路干线下；

（8）水体下的煤层及受岩溶承压水威胁的上方煤层；

（9）地面排水困难。1

采区巷道布置

1、采区巷道布置

在采区的左右边界分别沿煤层顶底板掘进上山( 如图 1 所示) ,根据煤层的具体赋存条件和生产习惯 , 可以沿着真倾斜布置上山也可以沿着伪倾斜布置上山 , 如果沿着伪倾斜布置上山则倾角控制在35° ～ 45°为宜 , 以便煤炭顺利自溜。同侧的两条上山可以重叠布置也可以错开布置。在掘进上山时要采取两孔半掘进方法 , 以便形成良好的生产系统。

上山掘进完毕 , 从采区的一侧掘进斜切小段落的运输巷及回风巷 , 同样采用两孔半掘进法 , 半孔巷就是小条带的切割巷。小段落回风巷与小段落运输巷的高差根据小条带切割巷而定 , 以小条带能够顺畅溜煤为宜 , 小条带切割巷的坡度一般为 25° ～30° , 相邻两个小条带切割巷的间距取 5 ～ 8m , 煤硬取小值煤软取大值 , 以煤电钻套接钻杆能打到并能利用爆破方法崩熟为准。为了使小条带切割巷更好地溜煤 , 其要沿伪倾斜布置 ( 如图 1 所示 ) 。第一条小段落回风巷布置在阶段保护煤柱以外 5 ～ 8m 的位置 , 道理同上。

当小段落运输巷及回风巷与另一侧的上山沟通后 , 就可以由采区的外侧边界向内侧边界依次崩落小条带进行回采了。停采线的位置依据具体情况而定 , 以能够很好地保护采区内侧边界的两条上山为准 ( 两条被保护的上山临近采区使用) ,

通常煤的硬度大层厚小停采线离上山近 , 反之则远。采区回采顺序见图 2 。在第一个小段落回采的同时 , 在第一个小段落的下方 5 ～ 8m 的位置掘进第二个小段落的回风巷及运输巷 , 如此直到下阶段保护煤柱的边界为止。在掘进小段落回风巷及运输巷时要逐渐将其调整成倾斜状态 , 以便煤炭自溜 , 坡度取 25° ～ 30° 为宜 ( 见图3)。此时就真正成为文章标题所说的采煤方法了。如果机械化水平低也可以直接将小段落回风巷及运输巷布置成 25° ～ 30° , 不过这样将丢掉一个很大的上三角煤 , 使采区回采率降低。

2、生产系统

（1）运煤系统

采煤工作面 →放煤点→小段落运输巷 →运煤上山 →采区煤仓 →采区石门装车外运 ;

（2）运料系统

回风大巷 →采区回风时门 →运输上山 →小段落回风巷→次个小条带切割巷 ;

（3）通风系统

进风上山→小段落运输巷 ( 局部扇风机 ) →工作面 ( 或工作地点 ) →小段落回风巷 →回风上山 →回风石门→回风大巷 ;

（4）行人系统

运输大巷 →进风石门 →进风上山 →小段落运输巷 →工作面 ( 或工作地点 ) 。2

回采工艺及要求1、落煤

该采煤法的落煤采用钻爆法。钻眼采用煤电钻加套接钻杆。打眼时人在小条带切割巷内 , 沿着整个小条带巷的外侧及顶帮布眼。爆破参数的确定以能崩熟整个小条带的煤炭为准 , 同时应使崩落的煤炭往小条带切割巷的下方抛。应当注意的是 : 整个小条带尽可能用最少的爆破次数将其崩熟 , 最好是1 次 , 最多不超过 2 次 ; 所有炮眼必须按《煤矿安全规程》或地方的《操作规程》封孔 , 以便提高爆破效果 , 为避免爆破失败可使用双雷管起爆 ; 在爆破前必须在小段落运输巷适当位置架设防止大块滚下的档煤档 , 档煤档的最佳位置为次一个小条带切割巷下口往里 2m 处 , 以保证工作地点有两个安全出口 ( 档煤档见图 4 所示) ;在爆破前需在小条带切割巷的底板铺设好搪瓷溜槽。

2、放煤

当炮烟散尽后 , 人侧身站在档煤档一侧的安全档后放煤。放煤时应注意 : 必须两个人操作 , 一个人放煤一个人观察顶帮变化 , 以防冒落的块煤或者顶底板伤人 ; 大块煤必须用大锤打碎再放下去 , 以防伤着行人或冲垮巷道 ; 当塘内积存浮煤或者溜煤不畅时可用长工具捅 , 严禁进入塘内扒煤。

3、运煤

在急倾斜特厚煤层伪斜斜切小段落小条带采煤方法的形成之前 , 由于小段落运输巷倾角小 , 煤炭运输需要借助于运输设备 , 如 V 型刮板输送机。当采煤方法完全形成后 , 煤炭运输全部采用重力自溜。重力自溜时要注意将人行道和溜煤道用木板隔离开 , 特别是巷道转弯及坡度较大的地点 , 有必要时要多打点柱。3

条带煤柱的留设原则(1)采出条带的宽度

条带式采煤法的基本要求之一是：采后地表不能出现波浪起伏，而是呈现单一平缓的下沉盆地。确定采出条带宽度b的原则就是保证满足上述要求。采宽b的确定与采深H有关，当b 1，这表明煤柱是稳定的。在一般情况下，用 k=1计算出的条带煤柱的宽度已有足够的强度和稳定性。

为了保证条带煤柱有足够的强度，还需要满足其宽高比的要求，一般认为采用冒落条采时a/m 不应小于5(m 为采高)，采用充填条带开采时宽高比不应小于2。

(3)采出率及采宽、留宽的关系

合理的采出率与采宽、采深、采厚、留宽及煤层和顶板岩层的力学性质等因素有关。

根据条带开采的要求，一般采出率P为40%~70%，损失率s为60%~ 30%，即：

p= b/(a+ b)= 40~70%

s= a/a+ b)= 60 ~30%

由此可见，采宽b和留宽a确定后，还应满足上式的要求，如果不符合，就要对a和b适当调整，直到满足P≤70%为止。根据经验，采宽b一般都大于留宽a。2

(4)近距离煤层开采时条带煤柱的计算原则

开采近距离煤层时，应当用累计采厚来计算条带煤柱的留宽。验算煤柱宽高比是否合乎要求及验算煤柱是否存在核区时都要用累计厚度 ，按各煤层本身厚度来计算或验算各煤层的煤柱宽度。

(5)近距离煤层上下煤柱对齐问题

在相互有采动影响的近距离煤层中设置保留煤柱时，考虑层间移动角的影响，下层煤的留宽要大一些，保证各层保留煤柱都有足够的强度。同时，上下层的保留煤柱都要对齐，从设计、施工测量和实采都应切实保证。有限元法研究的条带开采煤柱应力分布情况表明，在上下煤层条带煤柱错位时引起煤柱应力增大，下煤层中煤柱应力增加约12%~13%，而上煤层煤柱一部分在采空区中遭到破坏，同时下沉量变因煤柱错位而增加18%~24%。因此近距离煤层上下煤柱对齐是十分重要的。

(6)尽量不在条带煤柱中穿切巷道

为保证留设煤柱的完整性，一般不在条带煤柱中穿切巷道。但是，在当其斜长大于100m 时，为了工作面搬家方便，往往从工作面中部的条带煤柱中开一个联络眼，不挑顶卧底，并加以支护，这种煤柱为矩形煤柱，应按矩形煤柱的方法计算其留宽，比按一般的长煤柱所计算的留宽要大2m 或稍多一些。

在建筑物和构筑物下用条带法采煤时，开采设计除了计算合理的留宽和采宽，还要进行地表移动与变形的预计，以便了解采后地表建筑物可能遭受的损害等级。

由于条带煤柱的支撑作用，对上覆岩层的破坏程度减弱，地表下沉盆地也比全采时平缓的多，它是开采“三下”压煤的主要途径之一。3

特点该采煤方法的实质是水平分层采煤法与陷落采煤法结合的产物 , 具有两种采煤法的优点 , 同时克服或者消弱了两个采煤方法的不足。水平分层采煤法的最大优点是可以采全高、回采率高、便于急倾斜特厚煤层实现机械化采煤 , 缺点是掘进率高。陷落法采煤的优点是对地质条件及煤层赋存条件的适应性强、使用灵活、工艺简单、不需要什么机械设备 , 缺点是无法形成两个安全出口、通风困难、回采率低。该采煤方法的最大优点就是长期保持工作面或工作地点有两个直通地面的安全出口。除此之外 ,从理论上分析与其他特厚煤层采煤方法相比较具有如下明显优点。1

1、回采率高

下三角煤的处理。该采煤法在正常回采结束后 , 在底部留下一个三角煤 , 其大小与采区走向长度及小段落巷道坡度有关 , 该三角煤是暂时呆滞煤量 ,当采区正常回采结束后 , 从采区外侧边界的两条上山布置小段落巷道进行回采 , 最后仅留一个中间高两侧低的等腰三角形的煤柱。

采空区剩余浮煤的处理。采区剩余浮煤及等腰三角形煤柱在采区报废之前可以通过煤层底板道打揭露斜眼将其全部采出。

可见 , 该采煤方法的回采率比目前任何一种急倾斜特厚煤层的采煤方法的回采率都高。

2、掘进率低

该采煤方法需掘进一些必要的回采巷道 ,20m厚的中硬以下的煤层的掘进率为 630m/ 万吨。相对于斜坡后退陷落采煤法高很多 , 但是相对于水平分层采煤法的掘进率并不高 , 因为小段落的高度比分层的厚度大 2 ～ 3 倍。

3、生产工艺简单、安全可靠

该采煤方法工艺只有破煤、放运煤 , 没有支柱及控顶作业。由于人员长期在 5 ～ 8m 厚的完整煤层下面工作 , 顶底板的冒落对人员的威胁不大。由于有两个畅通的安全出口 , 系统更加安全、可靠。该采煤方法通过巷道的巧妙布置及放煤点的改变解决了采煤工作面两个出口的问题 , 是为生产技术条件落后、开采范围小的乡镇煤矿而设计 , 有待于实践检验。3