第1節概述
條帶採煤法早就應用到煤礦生產中了，國外，如英國、蘇聯、波蘭等國，在建築物下開採時，用條帶採煤法均獲得良好的效果。
我國自2023年以來，在撫順、阜新、南桐、蛟河、鶴壁、淄博等礦區的建築物下及鐵路隧道下，用條帶採煤法進行開採，同樣也獲得良好效果。
在不能搬遷又不便加固維修的密集建築物下（如城鎮、工廠、鄉村）以及需要保護的文物古蹟下採煤時，可採取適當的開採措施來保護建築物。麵條帶採煤法正是實現密集建築物群下安全開採的重要措施之一。
1、條帶開採的型別
條帶採煤法（簡稱條採）屬於區域性開採，其實質是在開採範圍內，沿一定的方向劃分條帶，採出一條，保留一條，相間排列。依靠保留的條帶煤柱支撐上覆岩層的荷載，以控制岩層的運動，使地表移動變形保持在允許範圍以內，達到保護建築物的目的。
1、走向條帶與傾斜條帶
走向條帶：沿煤層傾斜方向劃分條帶，條帶煤柱沿走向留設，採出條帶的採面沿走向推進。一般適用於煤層傾角較小的緩傾斜煤層，傾角大時，走向條帶煤柱穩定性較差。
傾斜條帶：沿煤層走向劃分條帶。條帶煤柱沿傾斜方向留設，在緩傾斜及傾斜煤層中，採出條帶的採煤工作面可以沿走向方向推進，在近水平煤層中，也可以沿傾斜方向推進。
在設計條帶開採時，除根據上述煤層賦存條件確定採用走向條帶或傾斜條帶外，還可以從走向條帶與傾斜條帶的巷道工程量構成加以分析。
圖8-1所示相當於乙個開採塊段，令其走向長度為d3，傾斜長度為d1，留設寬a，採寬為b，而且d3和d1除以（a+b）都得以整數，則兩者的工程量對比如下表所示。
圖8-1 走向條帶與傾斜條帶工程量構成
條帶布置方式巷道工程量對比表
從上表可以看出，傾斜條帶開切眼工程量為走向條帶的d3/b倍，而其順槽的工程量為走向條帶的（a+b）/d1。通過比較，可知得d1/(a+b)≥2時，走向條帶工程量總是大於傾斜條帶的工程量，但是走向條帶採煤法又具有搬家次數少的優點，所以確定哪種方法，要根據煤層賦存條件，工程量大小，採掘能力等因素綜合考慮。
2、冒落條帶開採與充填條帶開採
這是以採空區頂板管理方法劃分的，採空區的頂板管理方法為全部冒落時稱為冒落條帶開採，這是指的在所留設的煤柱之間頂板的冒落，有時頂板堅硬，根本不冒落，但也未採取其它措施，也稱為冒落條帶開採。冒落條帶開採一般適用於薄及中厚煤層。
採空區的頂板管理方法為全部充填時稱為充填條帶開採，充填條採一般適用傾角較大的厚煤層。
充填條帶開採可以減少地表移動和變形，但工藝複雜，成本增加，面冒落條帶開採工藝簡單。
2、條帶開採的特點
條帶採煤法有其特定含義，不能與刀柱法和傾斜長壁法相混淆，雖然刀柱法也在採空區每隔一段距離留設煤柱，但主要是為了管理難於冒落的堅硬頂板，傾斜長壁採煤灶台屬於巷道布置方法的改變。它們都不是專門為了減少與控制地表移動與變形的，麵條帶採煤法確是為此目的，因此關於條帶煤柱的留設，專門有一套設計計算的方法。
條帶採煤的特點主要有以下幾方面：
1、地表移動變形小：由於條帶煤柱支撐上覆岩層的荷載，控制了上覆岩層的運動，因此地表的移動變形較小，也就是下沉係數q變小，比如一般冒落全採時，地表最大下沉值為開採厚度的70~90%（q=0.7~0.
9）。充填全採時為5~22%，甚至還大些，而冒落條採地表最大下沉值為採厚的5~15%，一般為8~10%。充填條採時為1~5%。
同時條採其它係數，如拐點平移距，主要影響角正切等均比全採時小。
2、採煤活動對圍岩破壞大大削弱：由上述可知，煤柱支撐上覆岩層使其移動破壞減弱，因此上覆岩層的破裂帶高度可降低，這無疑對水體下採煤是有益的，另一方面礦山壓力對底板岩層的破壞也會減弱，特別是在採寬小於30m時，採面很少出現老頂來壓現象，因此礦壓較小，從而可以有效地控制底板岩溶水突出。
3、回採率低：為保證所留設煤柱能承受上覆岩層的荷載，以避免因煤柱總體留得不夠而造成上覆岩層大面積來壓的情況發生，根據經驗，所留煤柱的總面積不得小於開採範圍總面積的30%。因此除設計合理的採寬、留寬外，還應滿足損失率不得小於30%，即採出率不得超過70%的要求。
條採的**率比全採約低20%左右，但是條採的煤炭屬於呆滯儲量，雖然增加一些煤炭損失，但仍可將呆滯儲量的65~70%採出，同時還保護地面建築物，或者減少了上覆水體潰入井下及底板突水的危險，所以從總體上講，條採是有利的，它是三下一上壓煤開採的主要開採方法之一。
用條採法開採薄煤層時巷道壓力小，護巷煤柱的尺寸可以縮小，並可以利用一部分護巷煤柱或斷層煤柱充當條帶保護煤柱，以提高條採的**率。
條採與全採相比有採煤工作面搬家次數多，掘進效率高等不足之處，但是如果組織得好，其產量相差也不會太多。
第2節條帶煤柱的留設原則
條帶採煤法應用效果的好壞，與煤柱的留設是否合理有密切的關係，因此，研究條帶煤柱的合理設計是十分必要的。
1、留設條帶煤柱應注意的幾個問題
1、採出條帶的寬度
條帶採煤法的基本要求之一是：採後地表不能出現波浪起伏，而是呈現單一平緩的下沉盆地，確定採出條帶寬度b的原則就是保證滿足上述要求。採寬b的確定與採深有關，國內外開採實踐與有限元計算表明，當b＜h/3時，地表即可不出現波浪起伏的移動變形。
具體確定時可根據礦區實採經驗選取，或通過有限元計算決定。一般當h/10≤b≤h/4可滿足要求。
在具體確定b值時，還應考慮回採工作面初次來壓步距及週期來壓步距。如果採寬不十分大時，應考慮b不超過初次來壓步距，在初次來壓前就結束工作面，以有利於頂板管理；如果採寬較大時，b不超過初次來壓步距與週期來壓步距之和，以保證週期來壓之前結束工作面，盡量避免剛發生過週期來壓，就結束工作面。
2、保留的條帶煤柱應有足夠的強度和穩定性，以便有效地支撐上覆岩層，這就要求留寬a要足夠大，煤柱要有核區。
有核區的煤柱穩定性高，無核區的煤柱穩定性差。為了弄清核區的概念，需要了解承載煤柱應力的分布情況，有限元計算表明，條採後條帶煤柱上的應力分布如圖8-2所示：
圖8-2 煤柱應力分布
上圖表示，承載煤柱上的應力分布為：在近邊界處應力集中而達到峰值，而煤柱中部應力較低，平均值為。從煤柱邊緣到應力公升高這一段煤體受集中應力作用而被壓縮，當超過屈服點時，煤體破壞而解除安裝，並向採空區有一定量的「流動」，這個區域叫屈服帶。
應力公升高區裡邊的煤體，其應力沒有超過屈服點，大體符合彈性法則。這個區域被「屈服帶」包圍，並受其約束，幫稱為「煤柱核區」。具有核區的煤柱在承載時呈彈性壓縮，因而可以支撐上覆岩層而控制其移動；煤柱無核區時，煤柱易被壓垮，而使地表急速下沉變形，一般都應使煤柱存在核區。
當a≥0.01mh時就存在核區[m為煤厚，h為採深]，稱之為寬煤柱；當a＜0.01mh時公升核區不存在，稱為窄煤柱。
一般條帶開採所留煤柱，為寬煤柱。
保留條帶煤柱按其形狀，可分為長煤柱，矩形煤柱。長煤柱是沿走向或傾斜所留設的完整煤柱，矩形煤柱是在長煤柱中開有巷道，將煤柱切割成矩形。
確定保留條帶煤柱寬度a的原則為，在該留寬下煤柱能承受的荷載應比煤柱實際承受的荷載大，這時煤柱的安全係數k>1，這表明煤柱是穩定的，在一般情況下，用k=1計算出條帶煤柱的寬度已有足夠的強度和穩定性。
計算煤柱能承受的極限荷載公式為：
長煤柱噸/公尺
矩形煤柱
噸計算煤柱實際承受的荷載公式為：
長煤柱噸/公尺
矩形煤柱
噸式中：分別為長煤柱和矩形煤柱能承受的極限荷載值；
分別為長煤柱和矩形煤柱實際承受有荷載值；
d--為矩形煤柱的長度，m
a--為煤柱的留寬， m
b--為採出條帶寬度， m
--上覆岩層的容重，
h--採深m
m--採厚m
現以k=1，即煤柱能承受荷載與煤柱實際承受荷載相等，匯出計算保留條帶寬度a的計算公式。在實際設計時，大都按長煤柱計算，因為長煤柱穩定性較高，有時為了長壁工作面搬家方便，在工作面中部條帶煤柱開一聯絡巷，計算時應按矩形煤柱計算。矩形煤柱比長煤柱寬度相應較大。
長煤柱的留寬
公尺矩形煤柱的留寬
公尺在推導煤柱承載能力p的公式中，要知道復巖容重和煤層等物理力學性質，我國部分礦區煤和岩石物理力學性質的引數列於下表，供參考：
為了保證條帶煤柱有足夠的強度，還需要滿足其寬高比的要求，一般認為採用冒落條帶時不應小於5，採用充填條帶開採時寬高比不應小於2倍。即：
冒落條帶時
充填條帶時
上述所列確定a的公式，是當所採的條帶頂板容易冒落時的情況下適用，這時所保留的條帶煤柱可以看成三向受力；在某些情況下，頂板特別堅硬，採空區頂板不冒落，此時就不能按三向受力狀態來對待，應按單向受力狀態計算保留條帶煤柱的寬度，採出條帶的寬度b與三向受力狀態時計算公式不相同。
要保證單向受力煤柱的強度及穩定性，要滿足：
∴ s---煤炭損失率
所以可推導計算單向受力煤柱的寬度a
知道上覆岩層的容重和煤的抗壓強度就可以求出煤炭損失率s
計算出損失率s，條帶煤柱的留寬a就容易計算了。
3、採出率及採寬、留寬的關係
合理的採出率與採寬、留寬、採深、採厚、煤層和頂板岩層的力學性質等因素有關，根據條帶開採的要求，一般採出率為40~70%，損失率s為60~30%。
即由此可見，採寬b和留寬a確定後，還應滿足上式的要求，如果不符合就要對a和b適當調整，直到滿足為止，根據經驗，採寬b一般都大於留寬a。
當採出率已確定，a和b可同步增大或減小。當開採地質條件相同時，且採出率已確定，可選用小尺寸的a和b，也可選用在尺寸的a和b。選大的採寬和大的留寬可使煤柱受力後有效支撐面積大，從而提高煤柱穩定性，提高了安全度，也可提高生產效率，當然a和b的寬度都要滿足它們各自的要求。
4、採空區處理方法與採深的關係
條帶開採採用充填法和管理頂板時，使煤柱處於比較理想的三向受力狀態，提高了煤柱的抗壓強度，大大增強了煤柱的穩定性。
用冒落條帶法開採時，如果頂板堅硬，不易冒落，則只能按單向受力狀態來處理，煤柱的強度和穩定性較差，要有效地支撐上覆岩層的荷載，留寬a要大，而且採深h越大，煤炭採出率就減小，根據計算：如果煤的抗壓強度為200公斤/厘公尺2，h=500公尺時，採出率又接近40%，資源損失較大。所以在單向受力情況下，採深以不超過400公尺為宜，相反用充填法或易冒落頂板按三向受力狀態處理時，採深還可以適當增加。
5、近距離或厚煤層分層開採時條帶煤柱的計算原則
按傾斜分層條帶法開採厚煤層，或開採近距離薄及中厚煤層群時，應當用累計採厚來計算條帶煤柱的留寬，驗算煤柱寬高比是否合乎要求及驗算煤柱是否存在核區時都要用累計厚度，不是按各煤層或分層本身厚度來計算或驗算煤層或分層的煤柱寬度。所謂近距離煤層就是開採一層煤後，足以引起上層煤底板或煤層破壞的煤層群。其距離的大小因地質開採條件而導，如鶴壁九礦工人村下開採的下夾上煤與下夾下煤間距8公尺，淄博洪山、西河開採的101層與102-3層，間距2.
5-4.5公尺，條帶煤柱都是累計厚度計算的，試採效果良好。
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