房柱式采煤法在井下采煤的应用

张伟

(山西高平科兴平泉煤业有限公司，山西 高平 048400)

一、井下采煤的现状

目前，我国矿区生产面临很多大问题，矿区数量大、作业环境条件差、采煤技术落后、安全隐患多，采煤技术效率低等问题。对此，我们需要改进生产技术，提高生产工作人员的素质，把更多的时间和精力投放在技术上，而不是单纯的追求煤矿的数量以及单纯的经济增长。如果能利用新技术和新设备，相信一定能解决传统房柱式采煤的各种弊端，使资源能够大幅度地得到回收并且能安全生产作业。新材料、新技术、新设备的应用将会成为未来煤炭事业发展的一个重头戏。

二、井下采煤技术存在的问题

（一）采煤技术攻关课题难以实现

我国的采煤技术落后，机械化程度不高，采煤效率低下，采煤的方式还是以爆破式为主。与国外同行业的机电一体化、智能化、自动化的控制技术相比，我国的产品可靠性技术、数字集成技术以及计算机辅助设计技术仍然存在较大的差距。自从煤炭企业下放以后，由于受经济实力等因素影响，煤炭地下气化和煤炭地下浆化等技术未能得到推广和应用，采煤技术也更加难以攻关。因此，技术问题也没有得到解决，并成为目前采煤一直存在的严峻问题。

（二）采煤安全问题难以解决

目前，我国煤炭面临的威胁煤矿的安全生产难题，主要体现在“一通三防”方面。此外，国家对这个行业科技支持力度和扶住力度相比过去也大大减少了，使得企业的生产积极性也大大地降低。采煤面临的安全问题主要有灾害预测仪器仪表没有达到要求、避灾系统利用水平低、防护装备利用水平低、工作人员井下自救能力低，并且防治技术和装备并没有有效地防治和减轻灾害的发生，导致煤矿安全事故时有发生。

三、房柱式采煤新技术在井下采煤的应用

在采煤的过程中，常用的方法主要有房柱式采煤法、巷柱式采煤法，二者均属于柱式采煤法范畴。在煤层内开掘一系列称为煤房的巷道，煤房左右用联络巷相连，这样就形成一定尺寸的煤柱，煤柱可以留下不采，用来支撑顶板，此种方法称为房式采煤法；也可以等煤房采完之后，再将煤柱按要求尽可能地采出，被称为房柱式采煤法。按装备不同，柱式体系采煤法可分为传统的钻眼爆破工艺和高度机械化的连续采煤机采煤工艺两大类。传统的爆破落煤工艺与煤巷钻眼爆破掘进基本相同。我国地方煤矿，特别是乡镇煤矿应用机械化水平低的柱式体系采煤法较多。近年来我国部分大型现代化矿井也引进了连续采煤机等配套设备，提高了机械化程度。

（一）采煤工艺

按运煤方式的不同，连续采煤机采煤工艺可分为间

1 断运输工艺系统和连续运输工艺系统。连续采煤机——梭车间断运输工艺系统

典型的连续采煤机间断运输工艺系统配套设备包括：1台连续采煤机、1台锚杆机、最2台梭车或蓄电池运煤车、1台给料破碎机、1台蓄电池铲车、1套移动变电站、充电设备和足够的备用蓄电池。连续采煤机间断运输工艺系统主要用于中厚煤层和厚煤层中，有时也用于厚度较大的薄煤层中。

2 连续采煤机——输送机连续运输工艺系统

这种系统主要应用于薄煤层，今年来其在中厚煤层中的使用也呈上升趋势。主要是将采煤机采落的煤，通过多台输送机转运至胶带输送机上，其工艺系统如图1所示

图1 连续采煤机-输送机连续运输工艺系统

（一）采煤方法

1 块状煤柱房柱式采煤法

该法通常以4～5个以上的煤房为一组，同时掘进。煤房宽5～7 m，房间煤柱宽为15～25 m，每隔一定距离以联络巷贯通，形成矩形煤柱。采煤房时工艺过程及参数同房式采煤法，煤房掘进到预定长度后，即可回收房间煤柱。煤房间留设不同形状的煤柱，采煤房时煤柱暂时支撑顶板，采完煤房后有计划地回收所留的煤柱，如顶板稳定，可直接回收全部煤柱；反之，则要保留部分煤柱。根据煤柱尺寸和围岩的条件不同，煤柱回收时主要选择袋翼式、外进式、劈柱式三种回收工艺。

2 “旺格维利”采煤法

针对传统的房柱式采煤法随采深增加出现的地压增大、采出率下降等问题，澳大利亚首先在“汪格维里”煤层中发展了“汪格维里”采煤法，在巷道布置、煤体切割及煤柱回收方面有所不同。

如图2所示，盘区准备巷道长度按胶带输送机长度确定，可达500～600 m，有条件时可达1000 m。在盘区准

备巷道的一侧或两侧布置长条状的房柱，每组长条状房柱宽为15 m左右，长约65～90 m。

图2 条状煤柱房柱式采煤法巷道布置

3 充填材料采煤新技术

与传统的房柱式采煤技术相比，新技术只是在回采的过程中增加新型材料，通过应用吸水发泡速凝高强有机新型化工材料，交替充填煤房形成的人工撑体来重复开采煤柱，但其巷道布置和回采技术还是与原来的采煤方式一样。先在井下进行采煤，然后对空出来的区域及时填充，形成人工支撑体，再开采煤柱，做到交替采煤。一边回采，一边填充采空区，一般房柱式采煤时，适宜采6m煤房，留6m煤柱。首先在一个房柱式巷道布置的小区域内完成6m煤房的回采，再对其进行充填，接着对所留的6m煤柱实施二次房柱式回采，直至彻底回采完，最后对此小区域立即进行永久封闭，从理论上实现了对煤炭资源的全部回收。这种交替填充采空区的新型材料填充技术，可以消除空顶作业，减少微风的扩散，改善工作的环境。充填体构具有柔韧性，可以避免开采后形成的大量的采空区顶板，减少顶板塌陷，保障了工作人员的生命安全。

四、房柱式采煤法的适用条件及评价

（一）适用条件

1 开采的深度较浅，一般不超过300-500m顶板较稳定的薄层及中厚层。

2 倾角在100以下，近水平煤层为佳；煤层赋存稳

3 定，起伏变化较小，地质构造比较简单。

4 底板比较平整，顶板无淋水。低瓦斯，并且不容易自然发火。

（二）评价

房柱式采煤法的优点主要有：设备投资少，建设期短且快；设备运转灵活，搬迁容易；巷道的压力小，便于维护，且支护简单，可以用锚杆来支护顶板；由于大部分是煤层巷道，所以矸石量很少，此外，矸石可以不外运，直接在井下处理，有利于环境保护；全员效率相对较高，中小型矿井更为明显。

房柱式采煤法主要存在以下缺点：采区采出率不高，一般为70%-75%左右；通风条件较差，进回风并列布置，通风构筑物较多，漏风大；此外，采房和回收煤柱的时侯，容易出现多头串联通风。

结语

房柱式采煤法是采煤过程中常用的方法，这种采煤方法技术难度低、成本容易控制，故房柱式采煤法成为很多地方采煤方式的首选。如何才能在继续使用房柱式采煤法采煤的同时能提高采煤经济效率和安全性的问题，还有待继续探讨和研究。本文在介绍房柱式采煤法技术过程中所提到的新材料填充法或将是一个很好的解决安全问题的方法。希望技术、工艺得以不断改进的房柱式采煤法能够更好的服务于我国的煤炭事业，不断地促进我国煤炭事业的发展，提高我国的经济效益。

[1]梁钰，折娟，高徐军，张治红.房柱式开采采留比优化设计[J].煤矿安全.2009(05):46-49.

[2]张泽.壁式房柱式采煤法安全管理浅见[J].科技创新导报.2010(06):69.

[3]于健，王永申.房柱式采煤法采空区危害及其对策[J].水力采煤与管道运输.2009(02):18-19.

[4]付武斌，邓喀中，张立亚.房柱式采空区煤柱稳定性分析[J].煤矿安全.2011(01):136-139.