长房式采煤法在小煤矿中应用的探讨.doc

长房式采煤法在小煤矿中应用的探讨 摘 要论述了目前小煤矿开采技术存在的主要问题，探讨了采用长房式采煤法改革小煤矿开采的技术问题，此法适用于条件合适的小煤矿。 关键词小煤矿；开采技术；长房式采煤法 1 阻碍小煤矿发展的技术问题 小煤矿十多年来获得了快速的发展，其煤炭产量占全国煤炭总产量的一半，但存在的问题也较多，如技术问题、安全问题、管理问题、规模问题、环保问题等。小煤矿开采技术落后，安全得不到保证，管理混乱，生产能力太低，破坏资源和环境等问题严重阻碍小煤矿的健康发展，而其中核心的问题是技术问题。小煤矿开采技术落后制约着安全、管理水平和规模的提高，也不能保障资源和环境保护。 1.1 采煤方法落后 据作者调查发现，有的小煤矿是凭经验布置巷道的，没有充分考虑煤层倾角、煤层厚度、可采煤层数、顶底板岩性等地质因素，也没有充分考虑矿山压力、通风、运输等影响；有的小煤矿没有正规设计，见煤就挖；虽然现在有证小煤矿都有了正规设计，但有的小煤矿并没有按正规设计布置巷道和回采。 据作者了解，小煤矿设计一般采用壁式炮采和机采，厚煤层采用分层开采。但由于小煤矿资金、技术和管理水平有限，许多小煤矿不采用单体液压支柱支护，而是采用木支柱支护，这样巷道维护和顶板支护就比较困难，工作面安全程度相对就低。由于顶板管理问题难以解决，壁式炮采和机采就难以实施，因而许多小煤矿仍沿用巷采（即掘进巷道出煤）。 1.2 通风系统不合理 小煤矿通风系统要求稳定、可靠、安全，但小煤矿中经常使用的鱼刺式和巷柱式巷道布置很难满足通风安全的要求；因为鱼刺式巷道布置的工作地点要靠扩散通风，巷柱式巷道布置有角联通风。鱼刺式和巷柱式巷道布置要形成完整的通风系统是困难的，极易导致工作地点通风不良和瓦斯积聚，不能保证通风安全。 所以，小煤矿安全形势严峻，不仅是管理上的问题，更是技术上的问题。要想扭转小煤矿大小事故频出的局面，必须改革小煤矿的开采技术，从根本上消除小煤矿的事故隐患。 2 小煤矿开采技术的改革 采用单体液压支柱支护、采煤机落煤和壁式采煤法，是小煤矿的发展方向，应在小煤矿中逐步推广采用。 但小煤矿的技术改革必须从实际出发。由于小煤矿资金有限，技术人员缺乏，管理水平低，所以相当多的小煤矿无法采用先进的技术和设备，如单体液压支柱和采煤机。对某些条件合适的小煤矿可采用长房式采煤法（长壁式和房柱式相结合的采煤法）的巷道布置，及放炮落煤、木支柱支护、刮板输送机运输的回采工艺。这样可以在现有支护水平下，提高煤矿的安全水平，降低坑木消耗。 2.1 巷道布置的改革 长壁式巷道布置的优点是巷道布置简单，通风系统稳定可靠安全，工作面生产能力大，回采效率高，资源浪费低。但顶板管理采用全部垮落法，工作面矿山压力大，并有周期来压，工作面采用木支柱支护就比较困难。 房柱式巷道布置的优点是上覆岩层主要由煤柱支承，矿山压力小。煤柱支承老顶，木支柱支承直接顶和伪顶，没有周期来压。并且没有老顶垮落，上覆岩层移动不明显，地表下沉值小，适合在村庄下采煤。 长房式采煤法就是采用类似于长壁工作面的巷道布置进行回采，工作面长度较短，用煤柱支承老顶，老顶不垮落，直接顶和伪顶随支柱回收垮落，回采空间像一间长房，是一种结合长壁式和房柱式优点的采煤方法。采用长房式采煤法的工作面没有周期来压，矿山压力相对较小，没有直接顶的工作面不用支护，因此可以大大降低坑木消耗。工作面长度和长房沿煤层走向的长度，根据顶底板条件和煤层埋藏深度、厚度、倾角等赋存参数确定，一般取15-40 m.长房之间和区段之间支承老顶的煤柱宽度，也要根据顶底板条件和煤层埋藏深度、厚度、倾角等赋存参数确定，一般为4-12 m.工作面回采一定距离后，另开切眼进行新房回采，新旧长房之间留保护煤柱，再用永久密闭密封采空区。 长房式采煤法巷道布置示意图，见图1. 图1 长房式采煤法巷道布置示意图 图中L工作面长度或长房长度，m，可按公式计算，一般取15-40 m； W长房之间或区段之间煤柱宽度，m，可按经验公式计算，一般为4-12 m. 长房长度或工作面长度（包括工作面上下顺槽宽度）可按下述公式计算 式中 L─工作面长度，m； h1─直接顶上第一层老顶岩层的单层厚度，m； R─直接顶上第一层老顶岩层的抗拉强度，MPa； k─安全系数，取k6； q─第n层老顶岩层对第一层影响所形成的载荷，MPa. 式中E1，E2，E3，，En各岩层的弹性模量，MPa， n为岩层数； h1，h2，h3，，hn各岩层的厚度，m； γ1，γ2，γ3，，γn各岩层的容重，kNm-3. 当计算到qn1qn时，则以qn作为作用于第一层岩层的单位面积上的载荷q. 长房之间或区段之间煤柱宽度可按下述经验公式计算 W2X2 式中W─煤柱宽度，m； X4.9210-3Hh 式中X─塑性区宽度，m；H─煤层埋藏深度，m；h煤层厚度，m. 小煤矿采用长房式采煤法，可以降低支护投入，降低坑木消耗，降低生产成本，提高回采工作面安全水平，也能提高一定的产量。这种采煤方法比较适合小煤矿的实际情况，尤其是采区上部有村庄的煤矿。 2.2 回采工艺的改革 长房式工作面具有长壁式工作面的特点，工作面相对较长，工作空间较大，可采用炮采。考虑到木支柱的支护特性，采高一般不超过2 m，落煤进度取0.5-1.0 m，无伪顶和直接顶的工作面可一次采全高。落煤进度根据煤层顶底板条件和煤层厚度等地质因素确定，顶底板条件好可取大些。虽然长房式采煤法采用煤柱支撑顶板，但对于有伪顶和直接顶的顶板，仍需要采用木支柱支护，并采用三四排或三五排控顶。 2.3 通风系统的改革 长房式采煤法同长壁式采煤法的通风系统相类似，与鱼刺式采煤法和巷柱式采煤法比较，具有安全、稳定、可靠的特点。但由于老顶没有垮落，采空区的空间和冒落岩石的空隙比长壁式大，导致瓦斯涌出量比长壁式大，须加强工作面瓦斯管理。 若煤层容易自燃发火，工作面走向长度不宜过长。 3 结 语 长房式采煤法适用于单一水平、缓倾斜及倾斜的薄或中厚煤层，无伪顶和直接顶的厚煤层，并且是低瓦斯矿井。采用长房式采煤法成功的关键在于合理选取工作面长度和煤柱宽度。多煤层开采要求垂直重叠布置煤柱，对小煤矿而言，技术上有一定困难。条件合适的小煤矿若能采用长房式采煤法，坚持正规循环作业，则小煤矿的安全、效率和管理必将得到提高。