[科普中國(guó)]-漏斗式采煤法

漏斗式采煤法又稱(chēng)傾斜短壁式采煤法，是我國(guó)在緩斜煤層條件下常用的水采方法。采煤法分為雙面沖采（雙面漏斗）和單面沖采（單面漏斗）兩種方式。為保持生產(chǎn)的連續(xù)性，每個(gè)采區(qū)一般配置3個(gè)采煤工作面，其中一個(gè)生產(chǎn)，另一個(gè)進(jìn)行拆移水槍、水管及溜槽等準(zhǔn)備工作，第三個(gè)備用。

采區(qū)準(zhǔn)備工作順序自水平運(yùn)輸大巷沿煤層傾斜開(kāi)掘一對(duì)采區(qū)煤水上山和軌道上山，兩上山間距20-25m，并每隔一定距離以聯(lián)絡(luò)巷連通。采區(qū)上山與水平回風(fēng)大巷連通后，由上山向兩翼開(kāi)掘區(qū)段回風(fēng)巷和區(qū)段運(yùn)輸巷。為保證溜槽水力運(yùn)輸，區(qū)段運(yùn)輸巷坡度為5%-7%，掘到采區(qū)邊界后，沿煤層傾斜向上開(kāi)掘回采眼與區(qū)段回風(fēng)巷連通。為避免底煤丟失，區(qū)段運(yùn)輸巷和回采眼需沿煤層底板掘進(jìn)?；夭裳坶g距視水槍有效射程及回采眼維護(hù)狀況而定，一般為18-24m。在掘進(jìn)區(qū)段巷道的同時(shí)可在采區(qū)下部開(kāi)掘煤水硐室。在完成設(shè)備安裝及完善通風(fēng)構(gòu)筑物之后即可進(jìn)行回采。

由于水采工藝特點(diǎn)的限制，采區(qū)內(nèi)均采用后退式下行開(kāi)采順序，即水槍安設(shè)在回采眼中，自區(qū)段回風(fēng)巷開(kāi)始由上而下依次沖采回采眼兩側(cè)的煤帶。單面漏斗式是安設(shè)在回采眼中的水槍自上而下依次沖采回采眼一側(cè)的煤帶，其巷道布置除回采眼間距較?。ㄒ话?0-16m）外，其他與雙面漏斗式相同。1

采區(qū)參數(shù)采區(qū)參數(shù)主要指采區(qū)生產(chǎn)能力和采區(qū)尺寸。每個(gè)采區(qū)一般配備一套水采生產(chǎn)系統(tǒng)，因此采區(qū)生產(chǎn)能力則等于一套水采生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力。在合理配置設(shè)備時(shí)，一套水采生產(chǎn)系統(tǒng)的生產(chǎn)能力視開(kāi)采條件而定。采區(qū)斜長(zhǎng)等于階段斜長(zhǎng)，其值主要取決于開(kāi)采水平的劃分。

采區(qū)走向長(zhǎng)度因受采區(qū)內(nèi)明槽自流水力運(yùn)輸?shù)南拗?，為避免采區(qū)下部的三角形呆滯煤量過(guò)大，其一翼的走向長(zhǎng)度不宜過(guò)大，而采區(qū)走向長(zhǎng)度過(guò)短又將造成采區(qū)服務(wù)年限過(guò)短，采區(qū)的噸煤投資過(guò)大及采掘接續(xù)緊張等問(wèn)題，所以采區(qū)有其合理的走向長(zhǎng)度。我國(guó)的水采井（區(qū)）多采用雙翼采區(qū)，采區(qū)一翼的走向長(zhǎng)度在開(kāi)采緩斜煤層時(shí)一般為500-800m，急斜煤層時(shí)為200-500m。近年來(lái)，一些水采井（區(qū)）為增加采區(qū)服務(wù)年限，緩解采掘接續(xù)緊張的矛盾，增大了采區(qū)走向長(zhǎng)度（緩斜煤層的采區(qū)翼長(zhǎng)有的已達(dá)1000m以上，急斜煤層達(dá)600m以上），并采取在區(qū)段巷道使用U型鋼可縮支架、在三角煤區(qū)域增設(shè)輔助煤消水硐室、小型化輔助硐室等措施。實(shí)踐證明這些措施是有效的。因此，今后采區(qū)走向長(zhǎng)度將會(huì)有所增大。區(qū)段斜長(zhǎng)一般為120-150m，根據(jù)回采眼的維護(hù)狀況可適當(dāng)加長(zhǎng)或縮短，若維護(hù)困難可縮至60-80m。2

采煤工藝水采工作面的采煤工序包括：水力落煤；拆移水槍、管道及溜槽；支設(shè)護(hù)槍支架及重新安設(shè)水槍等。

1.水力落煤（落垛）

在進(jìn)行水力沖采時(shí)，水槍受其有效射程及頂板允許暴露面積等因素的限制、需經(jīng)常拆移。水槍每拆移一次在巷道一側(cè)能沖采的范圍稱(chēng)為煤垛。沖采煤垛的工作稱(chēng)為落垛。每次拆移水槍的距離稱(chēng)為移槍步距。

煤垛參數(shù)是無(wú)支護(hù)水采法的一個(gè)重要基礎(chǔ)參數(shù)，它主要包括煤垛的寬度（移槍步距）、煤垛的長(zhǎng)度和煤垛的最終沖采角。不同的煤垛參數(shù)會(huì)直接影響破煤效率及回采率等，因此合理確定煤垛參數(shù)十分重要。影響煤垛參數(shù)的因素除水槍的有效射程、煤層頂板穩(wěn)定性外，煤的硬度、厚度及礦壓等對(duì)其也有較大影響。

漏斗式采煤法的煤垛參數(shù)確定一般按下列原則和步驟進(jìn)行：

（1）確定煤垛的最終沖采角合理的最終沖采角既要保證垛內(nèi)煤水能通暢外流（即煤垛下幫邊界線(xiàn)必須有7%-10%以上的坡度），又要減少三角煤呆滯煤量。最終沖采角不宜過(guò)大或過(guò)小，過(guò)大時(shí)易造成煤水外流不暢，而過(guò)小時(shí)會(huì)導(dǎo)致三角煤呆滯煤量的增加。較適宜的最終沖采角一般為70°-75°。

（2）確定煤垛的最小寬度（最小移槍步距）為防止來(lái)自采空區(qū)的矸石壓埋水槍?zhuān)钚∫茦尣骄鄳?yīng)大于采空區(qū)矸石在回采眼方向上可能竄入的距離。

（3）確定煤垛的長(zhǎng)度煤垛的最大允許長(zhǎng)度一般以最小移槍步距和最終沖采角為基礎(chǔ)，按最大沖采距離等于或略小于水槍有效射程以及煤垛面積應(yīng)略小于頂板允許暴露面積的原則來(lái)確定。水槍的有效射程和頂板允許暴露面積都應(yīng)考慮到地質(zhì)條件、技術(shù)條件及礦壓作用的影響。實(shí)際應(yīng)用中，漏斗式采煤法的煤垛長(zhǎng)度一般為8-15m。

落垛過(guò)程中，垛內(nèi)不設(shè)支架，為能在其頂板冒落前順利采完煤垛，落垛時(shí)要有一定的沖采順序（也稱(chēng)落垛順序）。根據(jù)煤層頂板條件的不同，落垛順序可分為開(kāi)式、閉式、半閉式三類(lèi)。

開(kāi)式落垛時(shí)首先沖采靠近回采眼一側(cè)的煤幫，然后按圖中所示序號(hào)依次沖采；在沖采過(guò)程中煤垛靠上方采空區(qū)側(cè)不留臨時(shí)隔離煤柱。這種落垛方式利用回采眼的側(cè)幫作為自由面，減少了掏槽作業(yè)，破煤效果較好，射流的平均生產(chǎn)能力較高。但由于水槍附近的煤垛頂板最早暴露及不暫留采空區(qū)隔離煤柱，使在落垛過(guò)程中垛內(nèi)頂板提早垮落及采空區(qū)向垛內(nèi)竄矸的可能性增加。因此這種落垛方式一般適用于頂板較穩(wěn)定及傾角較小的煤層。

閉式落垛時(shí)首先進(jìn)行水力掏槽沖采煤垛內(nèi)部，而在煤垛周邊上暫留隔離煤柱，以臨時(shí)支撐煤垛頂板和阻擋采空區(qū)矸石向垛內(nèi)竄入，待煤垛內(nèi)部的煤量沖采完之后，再按照自下而上、先遠(yuǎn)后近的原則沖采隔離煤柱。這種落垛方式有利于防止沖采過(guò)程中垛內(nèi)頂板提早垮落及采空區(qū)向垛內(nèi)竄矸，對(duì)于保證正常地采完煤垛具有一定效果。但其破煤效果不如開(kāi)式落垛。因此這種落垛方式一般適用于頂板穩(wěn)定性較差或傾角較大的煤層。

采用半閉式落垛時(shí)，在煤垛靠采空區(qū)側(cè)暫留隔離煤柱留待最后沖采，而煤垛其他部分的沖采順序與開(kāi)式落垛相同。這種落垛方式的優(yōu)缺點(diǎn)及適用條件介于前述兩種落垛方式之間。

水槍附近是人員作業(yè)較集中的地點(diǎn)，為確保安全，該處應(yīng)加強(qiáng)支護(hù)，增設(shè)護(hù)槍支架。常用護(hù)槍支架形式有單斜抬棚、八字抬棚等。

2.其他輔助工序

煤垛沖采完畢后，關(guān)閉閥門(mén)停止供水，進(jìn)行拆移水槍、水管及溜槽，這些工作可以平行作業(yè)。然后拆除原護(hù)槍支架，并在新的水槍位置支設(shè)護(hù)槍支架，為下一煤垛的沖采做好準(zhǔn)備。

為保持生產(chǎn)的連續(xù)性，每個(gè)采區(qū)一般配置3個(gè)采煤工作面，其中一個(gè)生產(chǎn)，另一個(gè)進(jìn)行拆移水槍、水管及溜槽等準(zhǔn)備工作，第三個(gè)備用。相鄰的兩采煤工作面要保持適當(dāng)錯(cuò)距，其錯(cuò)距的選定既要考慮到利于防止兩工作面相互影響及充分利用礦壓的作用采煤，又要避免回采眼維護(hù)困難，其錯(cuò)距一般取8-15m。3

本詞條內(nèi)容貢獻(xiàn)者為:

曹慧慧 - 副教授 - 中國(guó)礦業(yè)大學(xué)