綜采工作面小煤柱開采技術實踐

（汾西礦業集團雙柳煤礦 山西 032300）

綜采工作面主要工作為確保煤炭開采效率，這就需要確保采取工作能力，以小煤柱垂直開采方式采礦，明確不同斷層間的布置要求、工作面相關標準，以便加強綜采工作面小煤柱開采技術實踐，然后及時進行開采效果的評價，持續完善綜采工作面小煤柱開采工作。

1.我國煤礦煤層開采現狀及巷道支護方式的分析

煤礦開采的過程，一般經預留煤柱開采、無煤柱開采兩種形式進行開采，前者需在2個開采區段預留15m左右煤柱，主要目的：加強對區域回風巷的保護，可將其作為下一區段運輸平巷，盡管應用比較安全，然而存在煤炭開采率低、巷道掘進率高的不足；后者可沿空留巷開采在開采上個區段中，使用巷旁支護方法預留巷道，旨在為下個區域運輸平巷提供良好支持，該種開采技術不僅煤炭回收率較高，而且可以嚴格控制巷道的掘進率，建議在開采緩傾斜煤層、傾斜中厚煤層中應用[1]。需要注意的是，無煤柱開采容易受到頂板巖層冒落因素、地質因素所影響，對于圍巖構成的危害非常大，如果巷旁支護不當易產生地板扭曲變形情況，所以在剪切力作用下則會受到破壞。巷道支護常用的方法包括：木垛、密集支柱，以及矸石帶、高水材料巷旁充填、人造砌塊等支護方法。煤層深度增加、采高增加，巷旁支護的阻力則會提高，采取任何支護方法時若存在支護初期充填材料、頂板間隙情況，會在頂板垮落支護體上加大頂板的支護阻力，巷道支護初始阻力直接關系到頂板支護。

2.綜采工作面小煤柱開采技術情況研究

(1)綜采工作面相關設計規范

結合開采位置地理、地質方面狀況，設置巷道、巷道斷面，以及支護方式，選擇適合的掘進設備，對綜采工作面小煤柱、邊界、位置和尺寸等情況加以了解，以便提高檢測結果的準確性。按照開采的要求編制開采管理計劃，涉及內容為頂板管理、生產模式和設備等相關內容，聯系煤層存儲性質、煤礦層巖性對液壓支架作以科學設計[2]。在此之后，考慮到具體狀況選擇合適的供排水設備、供電設備、運輸設備，以及通風設備、防塵設備和照明設備等。對所有設備進行科學設置，按照相關要求作以施工圖紙設計，為防火防水、防煤塵爆炸等緊急預案提供支持。

(2)綜采工作面小煤柱開采技術實踐

這種方法經設置小煤柱巷道支護的形式，可加大巷道支護阻力，改善巷道的運行狀態，提高煤炭的開采效率。遵循規劃布置該區段工作面的形式設置，回風巷切開后開掘運輸平巷，以傳統方法開采即可，直至開采到本區段，在開采中順著采空區回風巷的一側，預留5m小煤柱，預留的寬度需考慮到煤質質地，其中質地較軟時寬度大、質地較硬時寬度較小。預留寬度的目的：加強對本區段回風平巷保護，便于為下個階段工作面打下堅實基礎，實際采煤期間工作面開采25m，能確保回風平巷為貫通的狀態，建議在小煤柱打貫眼，加強對小煤柱壁的支護，以此達到頂貼幫柱、錨桿的目的。然后借助木板的作用背實，降低煤柱片幫的發生率，聯系實際需要選擇金屬支柱，作以采空區支護、小煤柱支護，預留回風通道，待工作面開采后以25m距離推進撤離金屬支柱。

圖1 小煤柱沿空留巷

(3)現場操作要點

①小煤柱支護固定要點

礦井小煤柱開采有助于合理設置工作面走向長壁，其中1條實行回風、運輸，另1條實行進風和運輸，不同通向長度按照頂層板的長度設置。為達到最理想的小煤柱開采效果，進行巷道支護的同時需聯系具體狀況，編制相應的支護方案，以便符合小煤柱采空區金屬支護的需要。與此同時，應科學設置錨桿的長度、排距距離，借助輔助材料的作用作以相應調整，進行螺絲固定、墊圈、托盤固定、網片固定的過程，需要經內—外的順序固定，從而確保錨桿嚴密性、巖石嚴密性，并且避免產生煤壁片幫的問題[3]。

②打貫眼要點

應用四輪拖掛斷機打貫眼，需要配備鉆頭、鉆桿，確保鉆孔、頁面保持垂直的狀態，有效調整打眼的角度，以此防止發生打偏的現象，減輕對錨索、注漿構成的不良影響。

③安裝、封孔要點

完成打眼工作后，實行中空錨注錨索安裝施工、封孔施工，實際安裝前將止漿塞置于錨索端頭320mm位置，孔口破碎且為喇叭口狀，于錨索鎖體纏繞棉紗。安裝期間選擇樹脂藥卷放在眼中，借助中空錨注錨索的作用將藥卷推至眼底部位，然后連續套頭、實行錨索連接，將連接套頭置于錨桿鉆機套頭后開啟鉆機，同時進行攪拌、錨索推至眼底的操作，之后旋轉30°左右將錨桿鉆機撤下。中空錨注錨索打注后對封孔質量加以檢查，止漿塞四周有空隙可利用棉紗堵塞處理，結合封孔位置距離巷道壁的距離，按照止漿塞、托盤及錨索的順序進行安裝[4]。最后，使用張拉千斤頂張拉處理、張拉力＞100kN，對錨索托盤有無和巖面保持緊貼狀態加以檢查，安裝的過程防止發生張拉所致錨索折彎情況。

圖2 綜采工作面安裝及封孔

④注漿要點

遵循水灰比配置漿液、攪拌均勻后注漿，注漿經兩幫最下中空錨注錨索于上部施行，錨索注漿期間將錨索尾部絲堵卸下后，將注漿器、錨索尾部螺紋連接，緩慢擰緊注漿器后運用注漿管路，對注漿器、注漿泵作以連接處理。此外，在錨桿注漿的過程經注漿快速接頭促使錨索尾部、注漿管路進行連接。

(4)加強開采安全管理

①開采安全管理方法

圖3 開采安全管理

定期對小煤柱、巷道支護，以及礦洞內環境加以檢查，遵循相關標準執行各項工作。同時需加強對支護材料的檢查，若發生螺絲松動、支護錯位的問題，建議在第一時間修理、更換處理，并提高驗收人員的責任意識、操作水平，以此確保工作的效率和安全問題。

②瓦斯安全管理方法

煤礦開采期間會應用小煤柱開采方式，工作面處于密封條件下，風進到煤壁后煤巖垮落所致瓦斯吹到舊工作面回風道，所以發生瓦斯含量超標的問題、導致停產。傳統采煤經瓦斯性能分析，可評判瓦斯、小煤柱間有緊密聯系，綜采工作面開采過程巖層會釋放0.55kg/m3瓦斯，空氣中瓦斯的濃度約為1.294kg/m3。因瓦斯密度＜空氣密度，所以會產生自然上浮的情況，礦洞裂縫的發生會流動到礦層頂部，這時發生瓦斯泄露的風險加大[5]。小煤柱、回風道可為瓦斯流通提供較多通道，瓦斯可順利排出并流向上部的工作面、原位。經研究發現，小煤柱工作面不能很好的支撐開采的壓力，回風道高度較低會在一定程度對煤柱構成壓力，小煤柱發生開裂回排后因回風道上下均為采空區，不能有效抵抗瓦斯流通，故此瓦斯會順著采空區流出，這時小煤柱工作面回風道無法實行瓦斯濃度方面的測試，而產生濃度遁減情況。

(5)小煤柱開采技術實踐評價情況

綜采工作面小煤柱開采后，對開采效果、傳統作業效果作以對比，發現煤礦綜采工作面小煤柱開采效率得以提高，可在一定程度上降低煤礦的損耗率。究其原因，和小煤柱支護方案維修操作簡單、有效有關，故而可以嚴格控制成本、設置通道，避免發生瓦斯聚集的問題，并切實提高施工作業的整體效率[6-7]。除此之外，使用小煤柱沿空留巷支護效果、維護費用方面優勢突出，能有效降低沿空留巷圍巖受到破壞，保證巷道的性能、減小礦壓，達到通風、行人及設備運輸方面的相關要求。

3.結語

小煤柱沿空留巷可加大巷道后的阻力，以此提高煤炭開采的效率，防止受到嚴重的影響，并嚴格控制開采的成本。因而需認真做好現場相關操作，明確小煤柱支護固定、安裝，以及打貫眼和注漿等要點，同時加強對開采和瓦斯的安全管理，認真評價小煤柱開采技術實踐情況。