倒台階採煤法

倒台階採煤法是在急斜煤層的階段或區段內，布置下部超前的台階形工作面，並沿走向推進的採煤方法。倒台階採煤法是20世紀50年代初改革採煤方法時，由開採大傾角薄及中厚煤層的走向長壁煤法變化而來的。

基本介紹

• 中文名：倒台階採煤法
• 外文名：overhand mining;
• 實質：走向長壁採煤法
• 用於：採煤
• 缺點：工序多，勞動條件差，不安全
• 學科：採礦工程

介紹

倒台階採煤法是20世紀50年代初改革採煤方法時，由開採大傾角薄及中厚煤層的走向長壁煤法變化而來的。當時主要是採用風鎬落煤，而一颱風鎬的生產能力又比較低。為了提高回採工作面的生產能力需採用多颱風鎬同時落煤，在此情況下，為保證工作面下部工人的安全，而把工作面由直線形改為倒台階形。

倒台階採煤法採區巷道布置與走向長壁採煤法基本相同。由於傾角大，為了安全，採區上山由3～4個上山眼組成，分別用於溜煤、溜矸石、運料、通風和行人。急傾斜工作面用風鎬落煤時，為適應多颱風鎬同時安全作業而布置成倒台階方式。倒台階工作面全長通常為40～50m，有時可達100m。一個台階長度為10～20m，台檐寬為2～3m。最下部的台階溜放煤塊，兼作通風及安全出口用。其台檐寬度應加大到 4～6m。工作面支架既用於維護頂底板，又作為工人操作的腳手架，必須牢固。為操作安全，還應設定護身板、腳手板及溜煤板。頂板管理一般用全部垮落法。為開採近距煤層，可用矸石充填，以消除上下層的采動影響。本法巷道布置簡單，對地質變化適應性強，回採率較高；但回採工序多，勞動條件差，頂板管理困難，不安全，坑木消耗大，煤塵大。主要用於開採煤質鬆軟的急傾斜較薄煤層，現正逐步被掩護支架採煤法代替。

採煤系統

套用倒台階採煤法時，採區巷道既可單層布置，也可聯合布置。巷道布置如圖1所示。採用倒台階採煤法時，採區內一般沿傾斜劃分成2-3個區段。區段劃分取決於台階工作面的長度。因為煤層傾角大，工作面內各項回採操作條件困難，工作面長度不能太大。工作面和台階的長度主要根據煤層性質、落煤方法、頂板管理和生產管理等因素而定。分區段布置時，工作面長度一般為40—50m。

倒台階工作面多用風鎬落煤，每個台階配備一颱風鎬。此時，台階的長度按一颱風鎬的工作量而定，一般10～20m。為了保證工作面下出口處的暢通，最下台階的長度比其它台階要短，一般為5~7m。階檐寬度根據採空區處理方法、支柱排距等因素而定。採用全部冒落法處理採空區時，為了機械回柱方便和減少頂板懸露面積，採用較小的階檐寬度，一般為1.6～3.0m。為使工作面落煤能在工作面下口臨時堆放，保證工作面安全出口暢通及正常通風，最下台階的階檐寬度應加大，通常為5—6m。

圖1

一些礦井沿採區傾斜方向不再劃分區段，即採用整階段布置，這時工作面長度一般為100m左右，個別礦井如永川煤礦達1 80～200m。該礦採用爆破法落煤，部分充填法處理採空區，台階長度達80～100m；為了使各台階在工作面內保持單獨的煤炭下放路線，階檐寬度達8-10m。

採區準備與典型的走向長壁採煤法基本相同。採區石門進入煤層後，一般在採區走向中部開掘一套採區上山眼連通上下採區石門。為了掘進方便，沿傾斜每隔10～15m用聯絡巷貫通各上山眼。為了行人安全，行人眼要分段錯開布置。在第一區段上下邊界，從採區上山眼向兩翼分別掘進區段運輸平巷和迴風平巷。至採區邊界附近，留5-7m寬隔離煤柱。從區段運輸平巷向上沿採區邊界隔離煤柱掘開切眼與上部的區段迴風平巷貫通。在區段運輸平巷上部留3-5m的護巷煤柱，從開切眼開始掘超前順槽。沿走向每隔5-6m掘一溜煤小眼，貫通區段運輸平巷和超前順槽。溜煤小眼上口應呈漏斗形，以方便溜煤。

回採工藝

倒台階工作面一般採用風縞落煤。每個台階面配備一颱風鎬，由2～3名工人負責該台階面範圍內的落煤、支架和運料等輔助工作。每班以推進一排支架的距離為宜，這也是確定台階傾斜長度的原則。有些礦井煤質較硬並且頂底扳穩定，採用爆破落煤。有的礦雖然煤質較硬，但頂底板不夠穩定，採用放震動炮與風縞落煤相結合的方法。

倒台階工作面的支護工作尤為重要。因為傾角大，工作面的支架不僅要防止頂板冒落而且要防止底板滑脫。支架要架設牢靠，因為支架不僅要作為工人操作、人員上下的腳手架，而且要承受煤塊、矸石的衝擊、擠壓。因此要架設平行於工作面的棚子（如圖2），一般一梁二柱或三柱，棚樑上下牢固地對接成一條直線。

如果底板有滑動或冒落的危險，還應鋪設底梁。如果頂底板均堅固穩定，可只支設點柱。支架棚距（即支柱沿走向的距離一般為0.8-1.0m）。在倒台階工作面中，為了便於工人操作，在操作地點必須設定腳手板。為了工作安全，在操作地點上方必須設定護身板。為使破落的煤炭沿預定路線溜放，必須在適當的地點設定溜煤板。為了防止階檐處煤壁塌落傷人還必須在台階的底腳處加設保護台板（即下台階的護頂）。為避免採空區垮落的矸石滾滑進人工作面，必須支設密集支柱將工作面與採空區隔離。工作面壓力較大時，應在工作面上、下出口處架設木架。

倒台階工作面一般採用全部冒落法處理採空區。工作面最大控頂距以上台階為準，一般不宜超過4～5排支柱。如果工作面長度不大，台階數目較少，可採用直線密集放頂。如果工作面長度大，台階數目多，下部台階的控頂距將會很大，就要採用分段錯碴放頂，使上下台階的密集支柱錯開兩排支柱，上台階的新密集支柱與下台階的老密集支柱相接。

倒台階工作面也可以採用緩慢下沉、部分充填和全部充填等方法處理採空區。如果煤層厚度較小並且頂板有較大的塑性而不易碎落時，可採用緩慢下沉法處理採空區。永榮永川煤礦在頂板堅硬不易冒落、底板容易滑落的薄煤層中採用了部分充填法處理採空區。該礦走向充填條帶沿傾斜的寬度一般為4 7m，走向充填條帶沿傾斜的間距為6-7m，充填材料來自臥底的矸石。此外，為了改善工作面的頂板管理，可以把採空區上部的煤柱炸掉，使上區段（或階段）採空區的矸石自溜到本區段的採空區。

評價及適用條件

倒台階採煤法具有巷道布置、通風系統簡單，巷道掘進率低，回採率高，對地質條件適應性強等優點。但這種採煤方法不利於實現機械化作業，勞動強度大、效率低，坑木消耗量大，經濟效益差。因此，這種方法只在煤層賦存條件變化較大、厚度小於2 m的急傾斜薄及中厚煤層中少量套用。