采空区顶板利用
回采工作面采场周边或两侧的煤柱支撑,采后不随工作面推进及时处理采空区的采煤方法。其特点是工作面较短;经常多工作面同时生产,生产时多采用串联通风;煤回采工艺简单;运煤方向多垂直于工作面。该法有房式、房柱式和巷柱式三种:
区段内每隔 3~6m开采一个宽6~15m的煤房,条件好时,宽度可达30~40m。煤房和煤柱的尺寸取决于围岩性质、煤质硬度、开采深度、煤层厚度和回采工艺方式。煤房的长度等于区段长度或区段长度之半,一般为100m左右,用
可伸缩带式输送机运煤时,长度可达300~400m。煤房的布置,因地质和技术条件的不同而异。在近水平煤层,煤房可沿走向或倾斜布置在区段平巷两侧;煤层倾角大于8°时,煤房的纵轴一般沿倾斜布置在区段平巷上侧,煤房与区段平巷的交角为90°、60°或45°,以便采煤机械和自行矿车出入煤房。煤房的形成过程有两种情况:①前进采房;②前进送道,后退扩房,或后退采房。 煤房的回采工艺有三种方式:①用爆破法落煤,人工装煤、输送机或普通矿车运煤。这是一种最原始的工艺方式,以人工装煤为特征。②机械掏槽和爆破落煤,用移动式装煤机装煤,梭式矿车或带转载机的输送机运煤。这种方式以移动式装煤机为特征。③用连续采煤机采煤(完成落煤、装煤工序),房内运输用带转载机的可伸缩带式输送机或梭式矿车,这种方式以连续采煤机为特征(见
矿用输送机)。工作面支护由围岩性质和煤房尺寸而定,有普通木柱、大垮度棚子、锚杆支护和无支护等多种形式。有的国家应用铝合金轻型顶梁配合
单体液压支柱支护,采后以专用小车回收。
该法的优点是回采工艺简单,采空区毋需处理;工作面人员少,生产灵活;用机械开采时,产量多,效率高,坑木消耗少等;但缺点是工作面短,切割巷道多,掘进率高,生产系统复杂;利用煤柱支撑顶板,煤损大,
回采率低;工作面串联通风,效果不好,劳动条件差。本法适用于围岩稳定、瓦斯含量不大、煤层不易自燃、开采深度不大的中厚煤层。
回采工艺和煤房尺寸都与房式采煤法相同,仅煤柱尺寸稍大,一般取6~12m,采完煤房后,将煤房两侧的部分或全部煤柱回采出来,顶板任其自行垮落)。本法除具有房式采煤法的优、缺点外,回采煤柱时,工艺复杂且不够安全;由于开切工作多,工作连续性差,劳动生产率和机械使用率都偏低,成本偏高。它与房式采煤法的主要区别是:本法先采煤房后采煤柱;房式采煤法只采煤房不采煤柱。本法适用于围岩稳定,瓦斯含量不大、煤层不易自燃,开采深度较浅,地压不大的近水平的中厚煤层。
在区段范围内,每隔10~30m沿煤层切割成10~30m的方形或矩形煤柱,然后按区段后退式开采顺序陆续回采。煤柱的回采线与区段平巷成近45°交角。采空区顶板任其自行垮落。开掘巷道和回采煤柱多用爆破法进行。本法掘进率高,回采率低,通风条件不好,劳动条件差,围岩不稳定时不安全,机械化程度、产量和效率都低。但对地质变动的适应性较强,可用于不能采用
壁式采煤法的区域,如井田边缘的不规整部分、断层带边角和回收煤柱等。
柱式体系采煤法的优点是:①设备投资少。②可实现采掘合一,建设期短,出煤快。③设备运转灵活,搬迁快。④巷道压力小,便于维护,支护简单,可用锚杆支护顶板;由于大部分为煤层巷道,故矸石量很少;矸石可在井下处理不外运,有利于环境保护。⑤当地面要保护农田水利设施和建筑物时,采用房式采煤法有时可使总的吨煤成本降低。⑥全员效率较高,特别是中小型矿井更为明显。
主要缺点是:①
采区采出率低,一般为50%~60%左右,回收煤柱时可提高到70%~75%左右。②通风条件差,进回风并列布置,通风构筑物多,漏风大,采房及回收煤柱时,出现多头串连通风。
适用条件为:①开采深度较浅,一般不宜超过300~500 m。②顶板较稳定的薄及中厚煤层。③倾角在10。以下,最好为近水平煤层,煤层赋存稳定,起伏变化小,地质构造简单。④底板较平整,不太软,且顶板无淋水。⑤低瓦斯煤层,且不易自然发火。