第三节　采煤

一、采煤方法淮北矿区煤层赋存特点是：煤软、顶板软、底板软的“三软”煤层占66%以上；直接顶多为泥质页岩，多属不稳定破碎顶板；底板多属泥岩，可塑性大，抗压强度低，遇水易膨胀。开采上限为－25米开采最大深度为525米。采煤方法的演进过程大致分为4个阶段。
自1959年4月1日淮北矿区烈山煤矿移交生产起，至1965年，相继有烈山（竖井）、袁庄、沈庄、张庄、朱庄、相城等矿井投产。由于受“大跃进”运动的影响，投产后的矿井普遍存在“短、浅、偏、简”的问题（短，即采区走向长度短；浅，即生产水平浅；偏，即井筒位置偏向井田的一翼；简，即简易移交生产）。矿井提升、运输、通风、排水等系统均不配套。烈山、袁庄采煤采用叉式、落垛式；沈庄、张庄、朱庄、相城则采用走向长壁式。钢叉式、落垛式的采煤方法，沿煤层走向用纵横交错的巷道将煤层切割成若干个小煤垛、小房柱，宽、长各5～20米不等，回采巷道采用木支护。回采时，利用纵横的巷道倒退式开采，用局扇通风，放炮、穿枪落煤。人工攉煤，采煤工作面顶板无支护，局部用筐倒煤，在干、支巷道用搪瓷溜子或CKP－11型溜子运煤。沈庄、张庄、朱庄、相城、岱河等矿井大都采用回采，即双巷布置，放炮落煤，人工装煤。运输形式采用CKP－11型链板机运煤。支护材料由木支护逐步向钢轨、钢管、波型钢等过渡。支护形式有顺山布置、走向布置两种。
1966至1979年，采煤方法主要是以走向长壁为主，多种方法并存。赋存较稳定的煤层均采用缓倾斜走向长壁自然垮落采煤法，构造复杂、鸡窝煤、煤层变化大的局部采煤工作面仍用钢叉式、高落式采煤法。为解决老式采煤法效率低、安全条件差、资源回收率低等问题，各矿井积极发展长壁回采。薄及中厚缓倾斜煤层用单一走向长壁采煤法，缓倾斜及特厚煤层采用倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法。采煤工作面支护由急增阻摩擦支柱铰接顶梁过渡到微增阻铰接顶梁支护。运输机械由不可弯曲的CKP－11型“V”形溜子改为SGW－44型可弯曲刮板运输机。杨庄、芦岭、朔里、石台等新矿井投产，均采用这种采煤法。1974年8月，朔里煤矿在淮北矿区率先采用综合机械化采煤。1975年4月，杨庄矿采煤的破、装、运、支、控实现了综合机械化。厚煤层分层开采，先后经历了落清水浆、黄泥浆、荆条假顶的过程，使中、下分层形成较稳定的再生假顶。
1980至1985年，淮北矿区各矿井除个别存在倾斜长壁工作面外，大都采用走向长壁采煤法。随着采煤技术的进步和机械化的发展，原采区采煤工作面走向短、斜长小的问题愈来愈突出。为合理布局生产采区，简化区段巷道，采煤工作面的几何尺寸逐渐增大，工作面走向长度由原来的500～600米扩大到1000～2000米，工作面长度由原来的300米扩大到600米。区段巷道的布置由煤巷的双巷布置改为单巷布置、无煤柱护巷、沿空掘巷等。厚煤层分层开采，在底板岩石中布置了轨运合一的集中巷，既解决了运输、维护、行人的需要，又利于生产接续的安排。在装备上，用性能较好的SGW－40T刮板运输机取代44型运输机，简化了生产工序。区段巷道的合理布局，采煤工作面装备的加强，巩固、完善了长壁采煤法。
1986至1992年，淮北矿区采煤支护逐步由单体液压支柱取代了摩擦支柱。至1992年，矿区的统配矿井和省属矿井的采煤工作面基本实现了支护液压化。穿铁鞋、铺网的应用，完善了采煤工作面的支护，并为网下机采创造了有利条件。微差爆破，大功率运输机及适宜“三软”煤层的采煤机等新技术、新设备的投入应用，把走向长壁采煤法推向一个新阶段。这种爆破落煤、自然装煤的方法使用效果好，顶板震动小，既提高了工效，又减轻了工人的劳动强度。至1992年，淮北矿务局有张庄、朱庄、杨庄、芦岭等矿实现了高档普采。皖北矿务局百善矿、刘桥一矿也推广使用综采机组和高档普采。
1992年末，淮北矿务局机械化采煤工作面达13个，其中综采工作面5个。采煤工作面机械化程度达27.1%。无煤柱开采、沿空留巷、跨上山回采等技术普遍推广应用，采区回采率达82%以上。
二、回采工艺
1、炮采工艺淮北矿区自大规模开发以来，其炮采工艺可分3个发展阶段。1959至1965年，木支护、钢支护阶段。淮北矿区投产初期，烈山、袁庄两矿巷道用木支护，边采边回，让顶板自然垮落。沈庄、张庄、朱庄、相城、岱河等矿井采用走向长壁回采，即支护由走向或顺山木支护过渡到钢轨、钢管支护，边采边回，负压通风。
1966至1985年摩擦支柱支护阶段。淮北矿区的采煤工作面支护全面推广应用摩擦支柱配铰接顶梁支护，实现了采煤工作面支护钢铁化。1966年，淮北矿务局首先在朱庄、岱河等矿试用CAT型急增阻摩擦支柱配800毫米铰接顶梁支护。后逐步用HZWA型微增阻摩擦支柱配1000毫米铰接顶梁支护。1979年底，全局70个采煤工作面均使用微增阻摩擦支柱。爆破用药由初期的单一硝铵炸药、瞬发雷管发展到乳胶炸药、毫秒雷管等多种炸药器材，改进了爆破装备。运输设备逐步发展到大功率、可弯曲的SGW－44、SGW－40T型刮板运输机，实现了运输机械化。溜槽的宽度由300毫米增大到600毫米，增强了爆破装煤、运输能力，采煤工作面的破、装、运工序有了改进。支护工艺采用一梁一柱3～4排或5～6排走向棚，回采时采取见四排回一排或见五排回一排的挖顶方式。
1986至1992年单体液压支护阶段。1986年起，初撑力大、效果较好的单体液压支柱逐步取代摩擦支柱。1992年末，淮北矿务局各采煤工作面全部实现了支护液压化，并实现穿铁鞋、铺顶网，推广应用微差爆破新技术，使炮采的破、装、运、支、控等采煤工艺有了进步，安全状况好转。皖北矿务局孟庄矿、毛郢孜矿、刘桥一矿、前岭矿则一直采用炮采。炮采工艺为煤电钻打眼、爆破落煤、人工装煤，工作面链板机或皮带机运煤，一次采全高，跟顶丢底回采。孟庄矿的倒台阶工作面有时采用风镐落煤。百善矿个别采煤工作面用综采机组采煤，但大部分工作面仍用炮采。
2、普采工艺1965年，淮北矿务局朱庄矿装备了第一个机械化采煤工作面，使用苏联顿巴斯－1型康拜因固定单滚筒采煤机，与SGW－44型可弯曲刮板运输机配套。采煤机单向割煤，往返一次进一刀。采煤的破、装、运实现了机械化。1966年，岱河矿安装使用1套普采装备，用摩擦支柱、铰接顶梁支护，仍使用苏联顿巴斯－1型康拜因采煤机，截深1米。由于截深大、顶板空顶面积大而致顶板破碎，支护跟不上，以致顶板事故频繁，仅用2个月就停止使用。淮北矿务局在70年代的普采工艺发展较快。普采采煤机由康拜因逐步改用MBJ－Z型刨煤机，MLQ－80型单滚筒采煤机，SGW－40T或SGW－80T型刮板运输机取代了SGW－40型运输机，摩擦支柱，1米铰接顶梁配套支护。割煤机往返一次进一刀，随割顶煤支护，人工超前做缺口，使普采工艺趋于完善。进入80年代，由于综合机械化采煤的发展应用，普采工作面日趋减少，以致废弃。
3、高档普采工艺1986年，随着单体液压支柱的投入使用，普采工作面由单体液压支柱取代摩擦支柱，DY－100、DY－150型和MLS39P－170、MGZ×70、MZP－240型双滚筒采煤机取代了MLQ2－80系列采煤机，SGP－150C大功率刮板运输机取代了SGW－40T运输机。双滚筒采煤机的投入使用，实现了双向割煤，往返1次进2刀，支护形式也变为交叉梁直线位，3∶7定位。1986年11月，淮北矿务局朱仙庄、岱河两矿各安装了一个高档普采工作面。1988年，淮北矿务局在张庄矿安装使用了MGZ*70双滚筒采煤机，SGB－150型刮板运输机。在破碎顶板“三软”煤层的条件下，单体液压支架与“π”型钢梁联合支护的高档普采工艺试验成功，并通过了部级签定。双滚筒采煤机的使用，减少了人工做缺口等工序，采煤机往返一次割二刀，推进速度较单滚筒采煤快了一倍。采、破、装、运煤一条龙生产，支护随落煤跟机作业，取得了较好的经济效益。1992年末，淮北矿务局有张庄、朱庄、杨庄、芦岭、朱仙庄实现了高档普采。
4、综合机械化采煤工艺1974年8月，由煤炭部引进的第一台综合采煤机组在淮北矿务局朔里矿Ｗ315工作面投入使用。其配套设备为英国伽利克公司4×300吨垛式支架1套、大功率的双滚筒采煤机和刮板运输机。支护和采空区处理由移动液压支架来完成，移架随煤机落煤后进行，不需人工做缺口，煤机自开缺口，使采煤工作面的破、装、运、支、控等工序全面实现了机械化。1975年4月，淮北矿务局引进第二套英国伽利克综采设备在杨庄矿安装、使用。由于其设备不适用于矿区地质条件，不久调往外局。1977年7月，淮北矿务局引进苏联1套OKN掩护式支架在朔里矿投入生产。12月，国产ZY－3A支撑掩护式支架与MD－150型采煤机、SGW－150A(B)刮板运输机配套，在朱庄矿进行工业性试验，取得成功。1979年7月，在杨庄矿试用安装了由国产ZY－35A支撑掩护式支架与MLS3－170型采煤机、波兰沙姆逊刮板运输机配套的综采机组。
1980年，国家进口100套综采设备，拨给淮北矿务局4套西德G320系列支架。支架结构高度0.95～3.6米，与IDW－300－L、IDW－170－L采煤机、IKZ－3/E74V刮板运输机配套，基本适应淮北矿区的3、5、6层煤。张庄矿装备使用了ZY－35B支撑掩护式支架与MLS3－170采煤机、SGD－730/320刮板运输机配套的国产综采设备。1985年7月，在朱庄矿安装使用国产QY250－13/32掩护式支架。1986年5月，在芦岭矿安装使用国产QY250－13/32掩护式液压支架。7月，在朔里矿投入使用国产落煤层型的KX4280－7/18型支架。是年，皖北矿务局在百善矿安装使用了综采设备。其综采工艺为采煤机落煤、装煤，工作面大功率链板机运煤，一次采全高，不丢顶、底煤。1992年，淮北矿务局综合机械化采煤产量占全局产量的16%。
三、顶板管理
1959至1965年，各矿井回采工作面以木支护为主，顶板管理主要靠经验，同时开始对顶板活动规律进行初步探索。1966至1985年，回采工作面以金属摩擦支柱和铰接顶梁支护为主。由于实现支护金属化，顶板状态得到了较大改善，坑木消耗指数大幅度下降，经济效益有了显著提高，促进了矿区的安全生产。1986年起，回采工作面支护以单体液压支柱为主，实现了支柱支护液压化，也使顶板状况得到进一步改善。为使顶板管理科学化，消灭顶板事故。1987年起，淮北矿务局开展“复合顶板推垮型冒顶”的研究与防治。1987年8月，淮北矿务局在全国煤矿顶板管理专业会上提交了“复合顶板推垮冒顶机理与防治”的论文，探索出造成推垮的主要原因。即：支柱初撑力低，稳定性能差；煤层倾角过大；顶板大面积离层等。根据分析，提出了防治的具体方法及加强初撑力的计算公式。针对淮北矿务局地质构造复杂，生产矿井系统长、环节多，巷道环境差、水患与瓦斯事故频繁等状况。1990年始，淮北矿务局决定全面开展顶板管理会战。从工作面投产、初放管理、端头支护、规程措施、分层铺网、软底穿鞋等关键环节入手，加强顶板管理。1990年，淮北矿务局与中国矿业大学组成联合课题组，在朱仙庄矿开展“单体液压支柱回采工作面支护质量与顶板动态阻力监控法”的研究，是年即获成功。在“顶板管理会战”中，“顶板监控”和“软底穿鞋”处在全国同行业的前列，并被中煤总公司指定在全国顶板管理专业会上作了经验介绍。至1992年，淮北矿务局因单体液压支柱的推广、应用和强化顶板的科学管理，基本杜绝工作面顶板死亡事故的发生。淮北矿务局各矿井的顶板均采用全部冒落法，引上部冒落矸石充填采空区。