探析井下采煤中房柱式采煤法的應用

李銀彥

（太原理工大學研究生院，山西 太原 030024）

我國現有的井下采煤面臨著諸多問題的考驗，如煤區數量及規模均較大、井下作業環境相對較差、安全隱患較嚴重等等。針對上述問題，需要以改進采煤方法為基礎，進行一系列優化。

1 井下采煤技術現存問題分析

1.1 采煤技術整體落后

近年來我國的采煤技術雖然有所發展，但相對來說仍然處于整體落后狀態。主要表現在機械化程度整體并未滿足實際需求，以爆破式為主要采煤方法，同國內其他機電一體產業相比，仍然存在較大差距。此外，煤炭地下氣化與漿化也都沒有完全普及化。

1.2 采煤安全問題缺乏妥善處理措施

地下采煤工作應當充分符合“一通三防”基本原則。采煤過程存在災害監測防范儀器、臨時災害應變系統綜合性能較差、專業防護裝備可用性較差、相關人員自救知識及綜合能力欠缺等問題。一旦發生災害無法及時應對，導致出現一系列安全事故，給煤礦企業帶來巨大損失。

2 井下采煤中房柱式采煤法的巧妙應用

井下采煤常用到房柱式采煤法與巷柱式采煤法兩種，統稱為柱式采煤法。通過在煤層內部挖掘煤房巷道，并利用巷道相互連接不同煤房，在此過程中預留了部分煤柱作為支撐，不予開采，在煤房完全開采完成后，再盡量采出煤柱，此方法即為房柱式采煤法。目前由于開采裝備的差異，也存在采煤爆破工藝的差別，房柱式采煤法主要在機械化水平相對偏低的煤礦企業中應用較多。

2.1 采煤工藝

根據煤炭運輸方式的差異，可以將房柱式采煤法運輸工藝劃分為兩部分。

2.1.1 運用連續采煤機的梭車間斷運輸工藝

與運用連續采煤機的梭車間斷運輸工藝相配套的設備包含連續采煤機、錨桿機、梭車（也可以是蓄電池運煤車）、給料破碎機、蓄電池鏟車、移動變電站等等多個部分，該運輸工藝主要應用于厚度為中、厚情況下的煤層開采運輸，部分情況下在厚度較高的薄煤層中同樣有所應用。

2.1.2 運用連續采煤機的輸送機連續運輸工藝

這一運輸工藝主要在薄煤層中廣泛應用，近年來也逐漸在中厚煤層中進行應用研究。該工藝主要把采煤機所采煤使用多臺運輸機最終到達膠帶輸送機，從而實現開采運輸的一體化，提高開采效益。

2.2 采煤方法

2.2.1 塊狀煤的房柱式采煤法

塊狀煤的房柱式采煤法，一般以4-5個或以上的煤房進行分組，各組同時進行開采。煤房的寬度在5-8m之間，房間煤柱的寬度在15-30m之間，該方法會在適當距離內使用聯絡巷將煤房連接貫通，逐漸形成矩形煤柱。

房柱式采煤法的工藝流程及數據參數均按照上述規范嚴格執行。在煤房的挖掘進度滿足預定長度要求后，就可以采取措施對房煤柱進行回收了。由于煤房預留的煤柱形狀差異，在回收煤房時應當暫時使用部分煤柱作為支撐，確保頂板的穩定。若頂板穩定性較好，則可以直接回收所有煤柱。按照煤柱尺寸形狀以及圍巖的差異，回收工作主要采用袋翼式、外進式和劈柱式三類方式，根據實際情況進行相應選擇。

2.2.2 旺格維利采煤法

隨著房柱式采煤法開采深度的不斷上升，井下地壓也相應上升，出現了采出率降低等情況。此時需要配合使用旺格維利采煤法保障開采效率和質量。與房柱式采煤法相比，此方法在布置巷道、切割煤礦整體還有對煤柱進行回收等工作上存在差異。

如盤區的巷道長度一般會結合膠帶運輸機的整體長度進行調整。在盤區巷道的一側或者兩側，還會分別預留長條形房柱，確保各組長條形房柱的寬度在15m上下，其長度大約在60-90m范圍內。

2.2.3 充填材料采煤法等新型采煤方法

同傳統房柱式采煤技術對比，新型的充填材料法主要以原有開采工作為基礎，在對房柱進行回采的一系列工作中適當增加使用新型材料。通過使用有機型的化工材料，對開采過的煤房使用人工支撐措施，實現對相應煤柱的徹底開采。該技術依然使用原有的巷道設置方法及回采工藝，但利用了新型支撐材料進行交替時開采，有效滿足了“一通三防”原則的要求，防止后期開采導致的大量采空區頂板坍塌情況出現。

3 房柱式采煤法的綜合評測

房柱式采煤法通常適用于開采深度相對較淺的煤井中，一般深度300-500m以內，且只在頂板穩定性高的薄層或中厚層煤礦開采中才能發揮明顯效果。并要求傾角低于100°，煤層地質結構相對簡單。另外，對底板的平整度、頂板不存在淋水、井下瓦斯濃度較低等情況具有全面要求。

房柱式采煤法的主要優勢在于其對設備投資的要求較低，建設周期短暫快捷；設備的運行及調配相對靈活簡單；巷道承受的壓力相對較小，巷道后期維護以及支護措施均較為簡單，頂板的支護使用錨桿即可滿足要求；考慮到開采所遇到的大部分情況均為每層巷道，因而矸石量相對較低。另外，此方法下的矸石不需要外運，可以直接在井下處理，既提高了環境效益，又有效提升了開采效率。

但該方法同樣也存在一定缺點，如：開采區域整體采出率較低；通風環境相對較差，進回風通道并列設置容易導致漏風情況；另外在對煤房及煤柱進行回收式開采時，多頭串聯通風的情況頻發，給實際開采工作埋下了安全隱患。

4 結束語

房柱式采煤法在井下采煤中應用較為廣泛，其技術要求相對較低，且容易對成本進行控制，值得作為主要采煤方法。但如何在充分利用房柱式采煤法的同時，有效提升采煤效率及安全度，需要進一步進行深入研究。本文在分析房柱式采煤法的應用時就進行了一定探索，希望能為實踐工作提供參考經驗。

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