壁式体系采煤法

煤炭工程学术语

壁式体系采煤法，一般以具有较长的工作面为其基本特征。根据采煤工作面长度不同，又分为长壁式与短壁式两种。工作面长度小于40m时，称为短壁式；工作面长度大于40m时，称为长壁式。

简介

壁式体系采煤法，一般以具有较长的工作面为其基本特征。根据采煤工作面长度不同，又分为长壁式与短壁式两种。工作面长度小于40m时，称为短壁式；工作面长度大于40m时，称为长壁式。壁式采煤法根据煤层厚度不同，可分为整层开采与分层开采。若一次开采煤层全厚时，称单一长壁式；将厚煤层划分为若干分层后依次开采时，称为分层长壁式。长壁工作面沿煤层倾向布置，沿走向方向推进的称为走向长壁；工作面沿煤层走向布置，沿倾斜方向推进的称为倾斜长壁。

我国煤层赋存条件多样，开采条件各异。当前的采煤方法就有50多种，是世界上采煤方法最多的国家。经过半个多世纪的采煤方法改革，确定了以壁式采煤法为主兼容其它采煤方法的体系。采矿方法是煤炭工业及采矿学科发展的主题。采煤工艺是发展采煤方法的最活跃的因素，采煤工艺的创新，又将进一步推动采煤工艺的发展。正是在这种相互促进的过程中，采煤方法得到不断发展、完善和创新。

壁式体系采煤法是煤矿开采的发展趋势

全世界煤矿地下开采分为壁式体系采煤法及柱式体系采煤法。采用壁式体系采煤法的主要采煤国家和地区有：中国、俄罗斯、波兰、乌克兰、德国、英国、法国、日本、西欧等，其产量均占地下开采产量的90% 以上。采用柱式体系采煤法的主要产煤国家有：美国、澳大利亚、加拿大、南非、印度等。

近20年来，壁式体系采煤法呈加速发展趋势。壁式体系采煤法具有连续采煤、产量高、安全性好、采出率高等先进性。美国、澳大利亚等国引进了壁式开采技术，并用高新技术加以装备，创造了世界新纪录。例如，美国1995年全国62个综采矿井，共有72个长壁缩采工作面，长壁综采矿井仅占美国矿井的6.3 % ，产量却占美国矿井总产量的47.8%。20英里矿创造了年产777.81万t、综采工作面年产649.43万t的世界先进行水平。2002年美国有53个矿井，57个长壁综采工作面，基本上是1个矿装备1个长壁工作面，有4个矿装备了2个长壁工作面。全美中小矿井占矿井总数90%以上，而且为了保护地面设施及环境，当前，柱式体系采煤法的产量比重约为50%以下。澳大利亚长壁采煤法产量继续增长。2000年7月1日至2001年6月30日，澳大利亚有34个长壁采矿井，共产原煤819万t 。其中，6个矿井超过400万t。

壁式采煤法的特点

壁式采煤法的特点是：回采工作面长度较长；工作面两端有可供运输、通风和行人的巷道；回采工作面向前推进时，必须不断支护；采空区要随工作面推进按一定方法及时处理；回采工作面内煤的运输方向与工作面煤壁平行。壁式采煤法有多种分类。①按煤层厚薄不同，薄及中厚煤层，通常按煤层全厚一次开采，称整层（单一）开采；厚煤层, 一般分为若干中等厚度的分层进行开采, 称分层开采。②按工作面推进方向不同，可分为走向长壁采煤法和倾斜长壁采煤法。在分层开采中，由于分层的回采顺序和顶板管理方法不同，可分为下行垮落法和上行充填法等。

在中国，开采倾斜和缓倾斜煤层时常用单一（整层）走向长壁采煤法、单一（整层）倾斜长壁采煤法、倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法、倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法、倾斜分层走向长壁上行充填采煤法和倾斜分层V型倾斜长壁充填采煤法和开采坚硬顶板煤层的刀柱采煤法等。开采急倾斜煤层时，有水平分层采煤法、倒台阶采煤法、仓贮采煤法和掩护支架采煤法，这些都属于壁式采煤法。20世纪初，刮板输送机开始使用，壁式采煤法随之有很大发展，已成为各国的主要采煤方法。随着采煤机械化程度不断提高，壁式采煤法的使用范围将日益扩大。

壁式采煤法的主要分类

1.单一走向长壁采煤法

单一走向长壁采煤法也称整层走向长壁采煤法，特点是回采工作面沿煤层倾斜方向布置，沿走向方向推进；工作面长度较长，一般为100～150m，短的有30～40m，长的超过200m 。在回采工作面的上方和下方沿走向分别布置回风平巷和运输平巷，构成回采工作面和采区巷道之间的通风、运输和行人的通道。根据煤回采工艺不同，每一循环的推进度一般为0.6～1.2m 。通常在回风平巷内铺设轨道，用矿车或平板车运送材料和设备；运输平巷内用带式输送机、刮板输送机或矿车运送煤炭。回风平巷和运输平巷采用单巷布置，也有采用双巷布置的。回采工作面的推进方向有两种：①后退式，由采区边界向采区上山（或石门）推进；②前进式，由采区上山（或石门）向采区边界推进。中国各矿区大都采用后退式回采。在综采采区，为减少综采设备的长距离搬移，有的采用混合式，即上区段回采工作面用前进式回采至采区边界后，将综采设备搬移至下区段边界的开切眼中，用后退式回采。

在走向长壁采煤法的回采工作面中，炮采、机采和综采均有使用。中国随着采煤机械化程度的提高，近期回采工作面的平均长度已在100m左右，工作面月平均产量炮采为1万吨左右，机采为1.5万吨左右，综采为3.5万吨左右。此法主要适用于缓倾斜和倾斜的薄及中厚煤层。

2.倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法

开采缓倾斜厚煤层时，需将煤层按倾斜方向划分为若干分层，每个分层的厚度在炮采和普采工作面为1.8～2.4m，在综采工作面可达3.5m左右，各分层由上而下利用全部垮落法依次逐层开采。顶分层的回采与单一中厚煤层回采相同，回采以下各分层时，由于其顶板是上一分层回采时冒落的破碎岩块，管理上困难极大。可采用金属网、竹笆或荆笆等人工假顶。在煤层顶板为页岩或含泥质成分较高的岩石时，向采空区注水或灌注泥浆，有的在冒落岩石中加固结剂，在上覆岩层的压力作用下，使其结合成一个整体，成为再生顶板，供下一分层使用。在铺设人工假顶时进行注水或注浆，效果更好。

本法的巷道有分层布置和联合布置两种。分层布置是将每一个分层作为一个中厚煤层看待，各有独立的巷道系统，通常是分层分采。联合布置，除每分层都有为本层服务的分层平巷外，还有为各分层共用的平巷和上山、下山。在共用巷道与分层巷道之间用平巷、斜巷或立眼巷。为便于维护，应将共用巷道布置在受采动影响较小的煤层底板岩石中。上下分层工作面可同时回采，其超前距离取决于上分层回采后顶板岩层垮落状况，一般为80～200m ，但下分层工作面必须在上分层采空区岩层活动已经稳定后方可回采。为了提高厚煤层开采的经济效益，许多国家正在发展增大采高、减少分层数目的新工艺。设计和使用大采高的自移式液压支架和采煤机，煤层采高可达3.5～5.0m 。此外，还有将特厚煤层分为两个分层：开采顶分层时，铺金属网假顶，开采底分层的同时回收网下顶煤。

3.刀柱采煤法

在采空区内沿走向每隔25～50m留宽5m左右、与工作面等长的煤柱，简称刀柱，用以支撑顶板，使其不致冒落。工作面至采后的最近刀柱间，用木支柱或金属支柱支护。工作面转入下两个刀柱之间后，即回收前两刀柱间的支柱。在顶板不易冒落的煤层，可只在近工作面支护。要在工作面回采到留刀柱前把下一工作面准备出来。本法的采区巷道布置，如其落煤、装运、通风、下料等其他工艺与单一走向长壁采煤法相同。

本法用于不易冒落的坚硬顶板煤层，工作面长度60～120m。采高1～4m，最高可达6m。优点是：使用设备少，工序简单，适于炮采和机械装煤，工效和产量较高，坑木消耗少，吨煤直接成本较低。缺点是：①残留煤柱多、资源回收低；②采近距煤层时，上层刀柱对下层煤开采造成强大集中压力，用刀柱重叠开采下层时，刀柱越留越宽，在刀柱下开采困难大，往往会造成近距煤层整层丢失；③刀柱工作面较短，切割巷多，掘进率低；④丢煤多，通风不好，易造成自燃发火；⑤随采空区的增大，会造成大面积悬空顶板的隐患，一旦来压，就会大面积塌顶，产生井下暴风的严重事故。

为了消除大面积顶板悬空的隐患，可在已采完煤的两刀柱间用深孔爆破法人工强迫放顶，使采空区顶板沿刀柱切断，以防止大面积冒顶造成的灾害。

总之，随着科学技术的发展，壁式体系采煤法的分类将更细致，应用更为广泛，必将成为我国乃至世界上的主要煤炭开采技术手段。

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