多年来淮南煤矿积极在采煤工作面推广应用新技术、新工艺、新设备和新材料，不断实践、存优淘劣、挖潜创新、巩固提高，逐步形成了一整套独具特色的采煤工作面安全高效开采技术。本文着重介绍大采高单体液压支柱炮采卧底煤采煤法。

1 概况

1993年淮南煤矿首次在原潘二矿1321（3）工作面，采用DZ-28型单体液压支柱开采3.0m左右煤层，但在实际生产过程中，由于存在着单体液压支柱重量大，工人升、回柱时操作困难，因而该技术未能得以在大范围内推广应用。受此启发，淮南煤矿相关矿井如谢一、新庄孜等矿，为了最大限度地提高采煤工作面单产，改用DZ-25型或DZ-22型单体液压支柱，采取人工挖底的反采工艺，将采煤工作面采空区侧的底煤攉到工作面链板机或搪瓷（塑料）溜槽内，实现普通单体液压支柱一次性开采3.0m左右煤层。1998年，淮南煤矿从郑煤集团引进了π型钢梁放顶煤技术，首先在原李二矿-500m东3采区西翼C13槽煤层工作面，采用矿用11号工字钢配合单体液压支柱进行放顶煤开采试验研究，由此引发了淮南煤矿采煤方法与工艺的第四次改革。在推广应用π型钢梁放顶煤时，经过认真的研究分析，提出了简易支架放顶煤安全高效开采的约束条件之一，即采煤工作面顶板组合结构Ⅱ级2类以下。如此强制性的规定，致使有些厚及中厚煤层块段不能采用放顶煤回采。为了实现此类工作面安全高效开采，缓解矿井接替紧张的局面，彻底淘汰万吨掘进率高的分层采煤法，淮南煤矿对原人工挖底的反采技术进行了优化和改革，于1999年创新出采用普通单体液压支柱炮采卧底煤采煤法，此法与简易支架放顶煤采煤法构成了厚及中厚煤层一次采全高的采煤方法，为我国中厚煤层的开采开辟了一条新路。

2 大采高单体液压支柱炮采卧底煤采煤法

2.1 大采高单体液压支柱炮采卧底煤采煤过程

该方法是利用矿山压力的作用，通过增大控顶距以及调整工作面的循环作业工序等手段，使工作面控顶区内靠采空区侧的单体液压支柱能够均匀钻底下沉，经现场作业人员反复卧底清理达到规定的采高，其基本支架主要是采用DZ-25型或DZ-28型单体液压支柱配合HDJA-1000型或HDJA-1200型金属铰接顶梁等，工作面上、下区段平巷及开切眼均沿煤层顶板掘进，采煤时沿顶回采。

2.2 工作面长度的确定

1995年以前，在确定工作面长度时，淮南煤矿多从地质条件和生产需要的角度出发，主观随意性较大。为此于1995年开展了对采煤工作面高产高效长度的研究工作，通过对影响面长的地质、技术和经济三要素的分析，结合自身的装备能力和技术管理水平，参照国内先进局、矿的工程实例，以及综合分析我国刮板运输机制造生产厂家的实力及设备的性能，本着技术上可行，经济上合理的原则，借助计算机进行优化分析，得出目前淮南煤矿大采高单体液压支柱炮采工作面长最佳区间值为：煤层倾角0~25°，常用面长100~200m，高产高效面长150m；煤层倾角25~45°，常用面长60~150m，高产高效面长100m。

2.3 回采工艺技术关键

2.3.1 控顶距

控顶距的大小对采煤工作面矿山压力的影响较大，通过改变控顶距，实现工作面单体液压支柱钻底下沉，而控顶距的确定与工作面围岩岩性、煤层倾角和煤层硬度等有关。尤其是顶板的岩性和煤层倾角。不同开采技术条件的工作面，其控顶距的大小是不一样的，要具体问题具体分析。通常，卧底煤采煤法工作面的控顶距，其设计应较同等条件的分层开采工作面控顶距增大1~3排，一般选择4~6排管理。

2.3.2 循环作业方式

通过改变循环作业方式，延长工作面采煤与回柱工序间的时间间隔，使单体液压支柱有足够的钻底时间。另外由于单体液压支柱钻底速度是有限的，随着底煤的被压缩，下钻阻力将随之增大，下沉趋于暂时的平衡状态。通过采煤班作业人员少量的卧底煤工作，使底煤产生松动，打破了原有的平衡状态，此时单体液压支柱将再次钻底下沉，通过多次的均匀卧底，使钻底下沉量达到设计要求，然后经回柱班作业人员的大量卧底清理工作，实现3.0m左右煤层一次采全高。

2.4 适用条件

该采煤法一般适用于煤层倾角在30°以下，煤厚在2.5~3.5m之间的煤层；对工作面顶板结构要求是在Ⅱ级2类以上。上述2条是回采某块段能否进行大采高卧底煤安全高效开采的前提条件，是被淮南煤矿多年来的生产实践所证实的，必须要坚持的重要原则。

3 主要难点与应对措施

3.1 煤壁片帮

正常情况下片帮0.5m，最大达1.0m。需采取以下6条措施予以控制：

(1)在设计工作面时应避开上覆煤层遗留煤柱对工作面造成的集中压力影响；工作面推进方向上煤层节理应倾向煤壁，避免仰斜开采。

(2)采取伪俯斜推进，伪俯斜角度控制在5~10°范围内。

(3)保持单体液压支柱的初撑力不小于50kN，金属铰接顶梁上背半圆木或大板，并且每班设专职补液工进行多次注液。

(4)及时挂梁架棚，减少空顶时间。特殊情况下，可采取先掏窝挂梁，待管理好顶板后才准轻放炮，必要时不准放炮，采取其它作业方式。

(5)在煤壁区作业，先支护帮柱。利用π型钢梁前端能紧紧接触煤壁，强度大不易变形等特点，当端面距超过250mm、顶板破碎或遇到地质构造时，每隔2~3个柱档支设一组π型钢梁，1梁2柱超前支护管理顶板。

(6)严格敲帮问顶制度，发现危岩、活矸或有片帮危险时，及时作相应地处理。

3.2支架不正

对于支架不正，通常采取以下几个方面的措施：

(1)工作面拉线作业，保证煤壁平直，避免应力集中区。

(2)加强支架管理。工作面支设单体液压支柱时，保证其有向上3~5°的迎山角；严格工程规格质量，金属铰接顶梁必须铰接到位，顶板不平整处必须衬平，不准出现“马鞍棚”或“高射炮棚”；特种支架如木垛或液压铁垛以及顺山挑棚等，其架设必须规范，不合格材料及时更换，木垛或液压铁垛的架设高度至少要达到2.3m以上，并在其四角分别打好防推站柱。

(3)加强卧底煤工作。为加大工作面采高，采用多轮次卧底煤。当工作面煤帮推进一排，基本支架架设齐全后，全工作面卧一次底煤。木垛或液压铁垛拆装前、后再各卧一次底煤。卧底煤前，并对所有的工作面单体液压支柱进行2次注液；卧底煤时单体液压支柱不准失脚；发现有不正规支架、卸载失效的单体液压支柱要立即整改与更换。

3.3 支架的防倒防滑

采高大，支架的稳定性差。采取如下5条措施：

(1)工作面煤壁随采随支随用编织带把单体液压支柱拴在金属铰接顶梁上，煤壁支设齐全后，再自上向下拴牢防倒绳，工作面煤壁3排支柱保持拴好防倒绳，采空区侧3排支柱用拉钩式连接器分别从上端连接到下端，保证单体液压支柱少变形甚至不变形。

(2)工作面单体液压支柱的柱腿漫塘材捆（棍）或大板，严防单体液压支柱失脚。

(3)工作面出现局部的片帮和支架歪倒、陷底、挤架等现象，应及时调整和加强。

(4)严格工程规格质量，防止采高超限，严禁支架超高回采，尤其是初采期间以及遇地质构造带、顶板破碎区等特殊地段，采高严格控制在2.0m。

(5)周期来压期间，尽量少卧底煤，适时增加顺山抗棚和切顶支柱，工作面基本支柱实行穿鞋管理。

4 结束语

2000年度，谢一矿采煤2队，采用DZ-25型单体液压支柱配合HDJA-1000型金属铰接顶梁，一次性开采均厚为2.7m的煤层，创下了单面年产53万t的全国炮采领先水平。2004年度，淮南矿业集团共有4个炮采队采用大采高单体液压支柱炮采卧底煤采煤法，全年安全出煤179万t。其中：最高单面年产54万t，最高月产达51314t，取得了巨大的经济效益。淮南煤矿6年来的生产实践表明：该采煤方法工艺流程简单、技术可行、安全可靠、技术经济指标先进。缺点是工序较复杂，工人劳动强度较大，但从提高单产和煤炭资源采出率角度出发，该法仍不失为一种有效的采煤方法，具有一定的推广价值和应用前景，其必将为煤炭生产带来较大的经济效益和社会效益。