小煤柱开采技术应用分析.pdf

科学管理 258 2020年第8期 随着煤炭行业的发展，煤炭开采的深度和强度都 不断增加，目前，为了实现对煤炭的充分利用，能够 更加有效地进行煤炭开采，在采空区一侧留设窄煤柱 的沿空掘巷的煤炭开采方式已经成为了矿井生产作业 中的常见方式，但在使用该方式时需要注意对煤柱的 留设，一旦留设不合理，会在很大程度上增加巷道 支护的难度，进而给井下采掘的正常交替带来负面影 响，反而不利于煤炭开采效率的提高。基于实际情 况，应该对井下煤柱留设进行必要的分析探讨，努力 在提高煤炭开采安全性的基础上做到减小煤柱尺寸。 1 井下巷道围岩变形 沿空留巷的煤炭开采方式是当前矿井声场作业中 的常见方式之一，该方式是一种需要在采空区侧留小 煤柱的支护方式，是无煤柱护巷的重要形式。 a基本顶断裂位置在煤壁内 b基本顶断裂位置在煤壁外 图1 井下沿空留巷的两种常见形式 如图1所展示的井下沿空留巷的两种常见形式，在 使用沿空留巷的方式进行煤炭开采时，随着回采面的 不断推进，采空区上部顶板发生断裂，并且会呈现一 定的角度倒向采空区，这种情况下围岩的应力分布会 产生变化，进而会对边界媒体产生干扰，使得媒体边 界出现应力降低区，通常情况下应力降低区的范围在 17m这个区间。 巷道开掘一定尺寸的煤柱一侧之后，围岩内会形 成破碎区域，进而导致煤柱两侧都是破碎区，这时煤 柱的整体承载力较弱，如果留巷侧的回采面作业形成 巨大的支撑压力会进一步造成煤柱受到压缩破坏，增 加巷道变形，因此，在巨大支撑压力的影响下对沿空 留巷进行维护的难度较高。 2 小煤柱护巷的基本原理 顶板应力和同煤壁间隔距离之间呈现出负指数相 关，当同煤壁间隔越大时顶板应力越小，而当同煤壁 间隔越小顶板应力越大。当煤壁应力超过自身的抗压 极限时，煤壁边界会受到破坏，致使应力向深部转 移，造成顶板两侧媒体的断裂，这时，就会形成两个 应力区煤壁边界和断裂线之间的低应力区和断裂 线外部的高应力区。 3 小煤柱开采的应用实践 3.1 工程情况概述 本文选择的实际应用了小煤柱开采技术的工程 案例为挖金湾山4层8105工作面东邻8103工作面采空 区，该采空区的西部属于为开拓区域，北部紧靠落差 为9.8m的断层。该工程中煤层的平均厚度为3.2m，平 均倾斜角为3，工作面的倾向长度为226.8m，走向长 度为1527m，回风平巷和8103工作面运输平巷留设6m 小煤柱。 3.2 小煤柱开采实施方案 该开采实施方案分为支架结构方案和支护方式方 案，首先是支架结构方案，在提高支撑力的同时还应 该保证支架的耐使用程度。而支护方式方案用无预留 顶高强度钢筋，使用金属网、钢筋锚杆及梯子联合进 行固定支护，同时使用锚索强化支护结构，用充足的 出锚力；对固顶板进行加固，对顶脚的锚杆进行倾 斜布置，顶板应采用双排组合猫锁及高强锚杆进行支 护，同时强化固定。锚杆的长度及直径要根据矿井的 高度、管道跨度、围岩影响系数等具体情况进行确 定，以取近似值为标准。 3.3 掘进方案 3.3.1 掘进流程 首先，要对该次挖掘工程及支架进行安全检查， 找出中线后，进行化验定位，然后对定位部位进行洒 水同时打眼，然后将炸药装入孔内，实施爆破。使用 撬棍敲打工作的侧帮及顶部，然后根据发出的声响判 断剥层及浮石的方法，最后根据上述条件进行临时支 护，装运煤炭。同时进行永久性支护并清理现场。 3.3.2 掘进支护技术的优化 为了保证生产的安全性，在掘进过程中对支护 技术进行了优化改进，在使用Φ222200mm螺纹 钢锚杆替换掉最初的Φ222200mm左旋无纵筋树 脂锚杆之外，还调整了锚杆的间排距，由最初的 1000mm1000mm调整为800mm800m。此外，由于 在实际掘进的过程中出现了非常严重的片帮现象，导 致开采的安全性降低，因此在回采期间通过多次将强 支护补打锚杆的措施来保证安全生产。 3.4 初采前准备 3.4.1 材料设备检查 将工作面工作全部准备完成以后，需检查釆煤 机、皮带、转载机、工作溜子及支架结构的有效运 行及可实施性，同时对设备进行工作前的检测，试运 转，对出现问题的设备、材料，及时进行检修及更 换。 3.4.2 工作面清理 将工作面上的杂物、无用的材料及设备进行收 小煤柱开采技术应用分析 王帅鹏 大同煤矿集团挖金湾煤业有限公司 山西 大同 037000 摘要首先对井下巷道围岩变形进行简要分析，随后在此基础上对小煤柱护巷的原理展开探究，最后结合实际的开采 项目论证小煤柱开采技术的应用实践，希望能够为行业内相关人士提供参考。 关键词小煤柱 开采技术 变形规律 支护机理 工程研究 259 科学管理 2020年第8期 集整理，保证工作面的安全出口（宽约0.8m，高约 2m）、支巷畅通，以提高施工效率及安全机制。 3.4.3 验收就位 对施工中所需的所有设备检测完毕后，进行设 备、支架及其他材料的验收，对于验收不合格的材料 进行更换及修理，验收合格后，安排所有的材料、设 备就位。 3.5 顶板设计及管理 工作面生产进行时，支架及溜子的支点要严格 按照规定来验收及执行；当工作面在生产时出现漏 液、串液现象时，应当及时处理，达到要求的压力 （M30MPa）及支撑力（M25MPa）。 使用足够有承受能力的连接环及大练吊起溜子， 同时确定螺丝无缺、无损，以保证起吊的安全性及稳 定性。吊起支架时，需严格按照规定中的单体柱进行 操作，严禁使用其它错误操作进行起吊工作，同时， 应该在支架与柱头之间垫木托盘，并且用链条拴紧柱 头，以防止柱头滑落时出现危险状况。不断实施敲帮 问顶，以查看煤体在施工中是否出现断裂、松动或离 层。当敲击声表现清脆时，则说明无脱离现象，此时 可以继续施工。当敲击声出现空空声时，说明煤层已 经脱离母体，有发生片帮及冒顶的可能性。出现该种 情况时，要使用找伐工具进行找伐，再次敲击确认安 全后再进行施工。 每组队员要在两港进行警戒标示，以10m为一个标 志点。在进行生产时，各班组的验收人员必须严格掌 握工作溜子和支架的工作情况，并制定记录表，将各 数据记录于表中，以便后期工作的顺利开展。支架及 工作溜子具体情况在正常范围以外时，应该采取相应 的措施，来保证施工的安全性。 保证端头支护支柱的迎山力度，同时将柱头使用 顶网链锁及防盗链进行防护，以防止支柱不稳出现伤 人现象。初采工作应严格按照规定顺时针或者是逆时 针方向从机头到机尾移动工作溜子，禁止违规操作以 防止坍塌事件的发生。另外，初采工作要不间断的监 测矿压，同时对支架的稳定性进行严密监控，当支架 出现异常时应及时进行补液，同时收集维修数据，并 送于生产科进行分析处理。生产科再将检验分析结果 告知作业组，以更好地协调安全生产。 4 结束语 小煤柱的合理留设在确保生产作业安全的同时能 够实现井下资源充分回采，是实现矿井经济效益与社 会效益双赢的有效手段。矿井管理者应当充分认识到 其重要性，积极开展深入研究，不断探寻沿空留巷技 术在不同地质条件下的应用，从而不断挖掘煤矿生产 潜力，为矿井持续发展增添动力。 参考文献 [1] 王川宾 . 小煤柱开采技术应用分析 [J]. 能源与节能， 2017（10） 151-152186. （上接第257页） 置、支护材料等外观无缺陷，规格尺寸合理，由施工 人员将背顶材料准备齐全，之后开始作业。先清除杂 物，将安全隐患排除，之后铺设网片并连接，安装吊 环，检验安装质量，保证所有吊环安装紧固，从内至 外将前探梁至掘进面方向的推移，加固钢管时使用防 滑栓，保证加固稳定、安全。安装完前探梁架之后， 需结合施工要求铺设大板，并用木楔背实。爆破工作 面之前，需要将前探梁取下，防止损毁搭设完成的支 护结构，排除瓦斯、炮眼等安全问题之后，重复使用 前探梁。 2.5 顶板监测管理 掘进支护环节，需要使用监测装置、设备等对顶 板结构展开全面监测，在巷道监测过程，需要合理设 置监测点，严格监测巷道中设备运行状况，掌握顶板 支护施工情况，及时改善支护质量。与此同时，还需 重点对煤柱大小的设定展开监测，防止其受力不均， 关注巷道作业对煤柱荷载产生的影响，及时掌握煤柱 稳定性，保证掘进面的施工安全。管理环节，重点利 用先进的设备，掌握施工实时情况，倡导使用新工艺 与技术，提高支护结构管理水平，及时淘汰落后设 备、工艺等，对井下支护管理展开全方位监督，保证 不同岩质的掘进作业面受力合理。 3 结束语 总之，面临煤矿安全的频发现状，分析原因主要 为支护作业落实不彻底导致顶板失稳。因此，需要分 析掘进作业进行时顶板管理的问题原因，落实支护施 工全程管理，强化后期监测，为井下人员的作业安全 提供保障，提高开采效率。 参考文献 [1] 翟俊杰 . 煤矿井下掘进工作面掘进机智能型控制 [J]. 电子技术与软件工程， 2019（17） 107-108. [2] 程建远， 朱梦博， 王云宏， 岳辉， 崔伟雄 . 煤炭智能精 准开采工作面地质模型梯级构建及其关键技术 [J]. 煤炭学 报， 2019， 44（08） 2285-2295. [3] 江俊峰 . 煤矿井下掘进工作面局扇风机不停机技术 应用 [J]. 机械管理开发， 2019， 34（05） 179-180186.