第二屆全國高等學校採礦工程專業
學生實踐作品大賽作品
策劃作品型別: 採礦物理模型（或採礦學習模型）
參賽人員: 張慶邦、張國強
作品名稱：充填換柱巷道掘進方法模型（或動畫演示）
一、什麼是充填換柱巷道掘進方法
充填換柱巷道掘進方法是指在煤巷掘進的同時利用充填的方法把煤巷兩側或一側的保護煤柱用充填材料換取出來，達到提高煤炭回採率的一種特殊巷道掘進的方法，簡稱充填換柱法。
二、充填換柱法的創作原因
煤炭是我國的主要能源，現階段我國的煤炭年產量為30多億噸。雖然我國已經規定，厚煤層的回採率不小於75%，中厚煤層不小於80%，薄煤層不小於85%，我國煤炭資源的回採率正在逐步提高，但就全國各省區來說，煤炭資源的回採率平均只有30%至40%，是發達國家的一半左右（發達國家煤炭資源的總體回採率已達60%至70%）。而為了安全生產，留煤柱則是井下常採用的方法，比如工業場地煤柱、井田邊界煤柱、斷層煤柱、護巷煤柱、保安煤柱等等，乙個個粗大煤柱將永遠的「沉睡」在底下，造成了煤炭資源的浪費。
因此為了提高煤炭的回採率我們提出了充填換柱的巷道掘進法，充填換柱法的示意圖見下頁
三、對充填換柱法的具體介紹
以兩條區段平巷（一條上區段運輸平巷和一條下區段回風平巷）的掘進為例：兩條平巷同時掘進，一條進風一條回風，進風的兼運煤，通風的兼運材料巷道用小工作面的形式聯通。工作面的長度=兩天平巷之間的煤柱+兩條巷道的寬+兩倍的巷道靠近工作面一側的護巷煤柱或煤皮（這樣的乙個工作面也會有60公尺左右，假設工作面的走向長1500公尺，煤層厚度3公尺，如果能把這些煤置換出來，將是乙個相當可觀的效益）。
工作面上採用專用的「前後雙掩式液壓支架」，採用前進式的採煤，後退式的支護和充填，巷道的支架選用可縮性u型鋼支架，在靠近巷道的周圍用水灰比較大的混凝土澆灌，必要時在其頂部打上錨桿；兩平巷之間可以選用膏體充填技術通過充填幫浦和專門的管路把充填物料輸送到井下採煤面的採空區,凝固後支撐頂板,從而置換出煤炭 ；在地面或金底車場建立專用的充填車間，負責矸石的破碎篩選和充填物料的配比等工序。
四、這種方法的優缺點
這種方法的最主要的優點是減少了井下煤柱，提高了煤炭開採的回採率；缺點是準備時期長，巷道的成巷速度慢，工序複雜，技術上還不成熟，造成了圍岩鬆動應力大等。
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