浅谈房柱式采煤法在井下采煤中的应用

随着煤炭资源的日益紧缺和开采难度的增加，采煤技术的选择和实施显得尤为重要。房柱式采煤法作为一种传统的采煤方法，在井下采煤中具有独特的优势。本文将针对房柱式采煤法在井下采煤设计、采煤作业以及支柱回收等环节的应用进行详细的总结。

一、房柱式采煤法概述

房柱式采煤法是一种传统的煤矿开采方法，主要适用于煤层倾角较小、顶板较稳定的中厚煤层开采。该方法通过留设规则排列的煤柱来支撑顶板，形成采煤房和煤柱相间的开采系统，具有工艺简单、投资少、适应性强等特点，在我国部分煤矿仍有应用。

房柱式采煤法的核心原理是利用煤柱支撑上覆岩层压力。开采时先在煤层中开掘若干条平行巷道作为采煤房，相邻采煤房之间保留一定宽度的煤柱。煤柱尺寸根据煤层厚度、顶底板岩性等因素确定，通常宽度为5～15 米。采煤房宽度一般为3～8 米，高度与煤层厚度一致。随着开采推进，形成规则的煤柱网格状布局，煤柱承担着支撑顶板的主要作用。

该方法的主要工艺系统包括：首先开掘主运输巷道和通风巷道，形成基本的运输通风系统；然后垂直于主巷道开掘采煤房，采用前进式或后退式回采顺序；采煤房内可采用爆破落煤或机械采煤，煤体通过运输设备运出；最后根据设计留设煤柱。通风系统通常采用全负压通风，新鲜风流从主进风巷进入，经采煤房后由回风巷排出。

房柱式采煤法具有以下技术特点：一是采掘工艺简单，对设备要求不高；二是初期投资少，建设周期短；三是适应性强，可用于不同厚度和倾角的煤层；四是回采率相对较低，通常为 50%～70% ，因为部分煤炭作为煤柱永久损失；五是工作面单产较低，劳动效率不高；六是通风系统相对复杂，需要加强瓦斯管理。

二、房柱式采煤法在井下采煤中的应用

（一）井下采煤设计

1.地质勘探与资源评估

在井下采煤设计阶段，首先需要对矿区进行详细的地质勘探，了解煤层的分布、厚度、倾角等地质参数。同时，对可采资源进行评估，确定可采区域和不可采区域，为后续的采煤设计提供依据。

2.采煤方法选择与设计

根据矿区的地质条件和煤炭资源的特点，选择适合的采煤方法。房柱式采煤法适用于地质条件较为复杂、煤层较厚的矿区。设计时需考虑工作面的长度、宽度、推进方向等因素，确保工作面的安全与高效。

3.设备选型与布置

根据设计要求，选择合适的采煤设备、运输设备和支护设备。设备选型需考虑设备的性能、可靠性以及适应性和矿区的实际情况。设备的布置需合理规划，确保工作面的通风、运输和安全。

（二）采煤作业

1.工作面准备

在采煤作业开始前，需对工作面进行准备工作，包括通风、排水、支护等。确保工作面的安全和环境良好，为采煤作业创造有利条件。

2.采煤工艺

房柱式采煤法的采煤工艺主要包括破煤、装载、运输和支护等环节。破煤时需注意控制煤壁的稳定性，防止片帮事故的发生；装载和运输需确保设备的正常运行，提高煤炭的回收率；支护工作需及时进行，确保工作面的安全。

3.安全措施

在采煤作业过程中，需严格遵守安全操作规程，加强现场管理，确保作业人员的安全。同时，需定期进行安全检查和隐患排查，及时消除安全隐患。

（三）支柱回收

1.支柱选型与质量检查

支柱是房柱式采煤法中的重要设备，其选型和质量直接影响到工作面的安全和煤炭的回收率。需选择合适的支柱类型和规格，并进行质量检查，确保支柱的可靠性。

2.支柱布置与回收顺序

支柱的布置需根据工作面的实际情况进行合理规划，确保支护的稳定性和可靠性。回收支柱时需按照一定的顺序进行，先回收靠近运输线路的支柱，再回收其他支柱，确保回收工作的顺利进行。

3.回收工艺与安全措施

支柱回收工艺需注意控制回收速度和力度，防止因过快或过猛的回收导致工作面坍塌事故的发生。同时，需加强现场管理，确保回收过程中的安全。在回收过程中如发现支柱损坏或存在安全隐患，需及时更换或处理。

通过以上三个阶段的应用实践，房柱式采煤法在井下采煤中发挥了重要作用。在井下采煤设计阶段，合理的地质勘探和资源评估为后续的采煤设计提供了依据；在采煤作业阶段，严格的工艺控制和安全措施确保了作业的安全和高效；在支柱回收阶段，合理的回收工艺和安全措施保障了工作面的稳定性和安全性。然而，随着煤炭开采技术的不断发展，房柱式采煤法仍需不断改进和完善。未来可进一步研究优化采煤工艺、提高煤炭回收率、降低能耗和环境污染等方面的技术措施。同时，加强现场管理和人员培训也是提高采煤效率和安全性的重要措施。

三、房柱式采煤法的优势

从安全性角度来看，房柱式采煤法具有显著优势。该方法通过保留规则排列的煤柱来支撑顶板，大大降低了顶板冒落的风险。煤柱的存在有效分散了地层压力，为井下作业提供了稳定的工作环境。同时，由于采空区面积相对较小，地表沉陷问题也得到较好控制，这对保护地面建筑物和生态环境具有重要意义。此外，该方法通风系统相对简单，瓦斯积聚风险较低，为矿工提供了更安全的工作条件。

在经济性方面，房柱式采煤法表现出色。该方法初期投资较小，不需要复杂的支护设备和昂贵的机械化装备。开采过程中材料消耗低，特别是支护材料用量较少，显著降低了生产成本。由于工艺相对简单，对工人技术要求不高，培训成本也相对较低。这些特点使得该方法特别适合中小型煤矿采用，能够在保证安全的前提下实现较好的经济效益。

在适应性方面，房柱式采煤法展现出强大优势。该方法对煤层赋存条件要求较低，既能适应缓倾斜煤层，也能在倾斜煤层中应用。对于厚度在1.5～3.5 米的中厚煤层尤为适合。在地质条件复杂、断层较多的区域，该方法通过调整煤柱尺寸和布置方式，能够较好地适应各种不规则煤层的开采需求。这种灵活性使其成为许多地质条件复杂矿区的首选采煤方法。

资源回收率是评价采煤方法的重要指标。虽然房柱式采煤法需要留设煤柱，但通过合理设计煤柱参数， 然可以获得较高的资源回收率。在薄及中厚煤层中，回收率通常可达 50‰ 。对于价值较高的优质煤田，还可以考虑后期回收部分煤柱，进一步提高资源利用率。此外，该方法对煤质破坏小，能够较好地保持煤炭的原始品质。

从环境保护角度看，房柱式采煤法也具有一定优势。由于采空区面积相对较小，引起的地表变形程度较轻，对地面生态环境的影响较小。该方法产生矸石量少，解决了排矸场占地和环境污染问题。在含水层下采煤时，煤柱能有效阻隔地下水渗入采空区，有利于保护地下水资源。

在技术管理方面，房柱式采煤法操作简单，易于掌握。生产系统布置灵活，可以根据实际情况调整工作面推进方向和开采顺序。这种方法便于分区域开采，有利于实施分区通风和瓦斯管理。同时，该方法便于与其他采煤工艺相结合，为矿井技术改造和产能提升留有空间。

结论：房柱式采煤法在井下采煤中得到了广泛应用。在实际应用中，需要根据地质条件、煤层情况等因素进行具体的设计和管理，确保煤炭资源的有效回收和井下作业的安全。随着科技的进步，房柱式采煤法还将不断完善和发展，为煤炭产业的可持续发展做出贡献。

参考文献

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