摘要：无煤柱开采技术在生产实践中的应用不仅是提高煤炭回采率，减少巷道的维护成本，改善矿井技术经济效益的一项先进开采技术。更是对于现代化矿井技术革新和改善安全生产条件，尤其是在厚煤层开采中提高煤炭资源的回收率开采工艺方面的一项重要技术革新。
关键词：无煤柱开采；革新；经济效益
1、无煤柱开采方案的提出
1.1煤柱尺寸L的确定
如图1所示，小甘沟煤矿所开采煤层情况为主要开采B4、B3两层煤，煤层倾角12°，其中：B4煤层可采厚8m-11m，平均9.5m。B3煤层可采厚度1.01-4.73米,平均3.2米。受采掘接续影响，B4煤层第四区段必须在B3煤层第三区段开采的同时进行准备，受2次采动、一次掘进的影响，在造成资源回收率降低的同时，是否能够保持巷道稳定尚需进一步论证。
图2 一侧采空实体煤一侧支承应力分布与分区意图
1.2 提出无煤柱开采方案
根据预留煤柱尺寸方案的比较，提出采用无煤柱开采技术进行对B4煤层和B3煤层进行煤炭资源的合理开发，提高煤炭回收率，改善巷道维护状况。推行无煤柱开采，不仅对生产矿井进行技术改造、缓和采掘关系和延长矿井寿命具有现实意义，而且也是煤炭企业改善安全条件和技术经济指标，增产、增盈的主要途径之一。无煤柱开采技术在厚煤层开采过程中以及不同煤层之间开采的应用，工作面巷道布置形式主要有两种：一种是沿空掘巷；一种是沿空留巷。在实际的生产当中采用哪一种巷道的布置方式要根据不同煤矿不同煤层的赋存情况确定。
2、无煤柱开采方案沿空掘巷回采巷道的布置方式
2.1 错层位巷道布置方式
如图3所示，在同一煤层当中采用错层位巷道布置方式，即区段进风巷沿煤层顶板布置，回风巷沿煤层底板布置，巷道布置的特点包括：巷道维护容易，沿顶板布置巷道，改善了特厚煤层底板巷道主动支护难以形成锚固点的特点，沿顶巷道支护可深入到老顶甚至更高稳定岩层中,回采率高。接续工作面回风巷布置方位，在选择接续工作面时可将回风巷布置在上一工作面起坡段下方，类似于分层采下分层内错式布置，巷道仅仅承受上覆垮落岩体的重量，相对于实体煤布置承受较高载荷相比，支护强度要求不高,且工作面之间实现无煤柱布置，可显著提高回采率。同时解决了B4与B3接续沿底巷道方位选择难的问题，只要给B4煤层沿采空区下方预留实体煤即可实现在低应力区布置B4煤层沿底巷道的技术难点。
图4 不同煤层之间吕字型巷道布置
3 沿空掘巷滞后时间的选择
沿空掘巷，从巷道的掘进顺序以及巷道维护的角度出发，沿空掘巷相对于沿空留巷具有较大的优越性，随着煤层厚度和倾角的加大，在现有的支护形式的基础上，其优越性更为突出，在小甘沟煤矿已得到实践。
采用沿空掘巷因巷道的布置都位于采空区的内侧，所以说选择合适的滞后时间就显得尤为重要，而顶板达到稳定的距离与顶板岩石的性质、煤层厚度和采高，以及工作面长度、地表至工作面垂深等因素有关。因此，要使内错到采空区边缘开掘的巷道掘进后保持稳定，必须在时间上避开应力增高区，即沿空掘巷相对于上区段的回采工作面有一个合理的滞后时间。小甘沟煤矿开采方式为单翼开采，交替开采B3、B4煤层，因两层煤之间层间距较薄，所以在回采B4煤层一区段工作面时布置B4煤层二区段工作面，因一区段运输巷沿顶板布置，二区段回风巷布置内错在一区段三角煤区域，为实体煤，所以巷道布置时采用与回采工作面同向掘进方式即巷道布置时先掘进工作面运输巷，随之掘进切眼，然后逆向跟随回采工作面后面进行掘进工作面回风顺槽，经过对二区段工作面回风巷掘进工作面的观测小甘沟煤矿B4煤层沿空掘巷合理滞后时间为3个月至1 年。如图5所示
图5沿空掘巷滞后于采煤工作面逆向掘进与回采技术
4、无煤柱开采改善矿井技术经济指标
无煤柱开采一般可使采区回采率提高10％一20％，有的甚至提高25％一30％。沿空掘巷可使巷道维护条件得到不同程度的改善，应用沿空掘巷使回采巷道维修量降低25％，巷道掘进率降低5％一10％，沿空留巷可使掘进率降低25％～33％，局部可达40％。小甘沟煤矿开采过程中B4煤层采用内错式巷道布置，B3煤层开采过程中采用吕字型巷道布置，根据B3、B4煤层的厚度情况及工作面布置，B4煤层11144综放工作面走向长度920m，工作面长度93m，煤层平均厚度9.5m，采用内错式布置减少里25m的区段煤柱，通过计算理论上回采率提高20%，实际回采结束回采率提高17.5%。B3煤层11133综采工作面走向长度920m，工作面长度160m，煤层平均厚度3.2m，采用吕字型布置减少了20m区段煤柱，合计原煤7.9万吨，通过计算理论上回采率提高12.5%，实际回采6.8万吨，回采率提高10.1%。
5、结束语
无煤柱开采技术通过在小甘煤矿B3、B4煤层两层煤层开采过程中的实践与应用。B4煤层平均厚度9.5m属于特厚煤层，B3煤层平均厚度3.2m属于中厚煤层，此项技术在这两层煤层中的应用可以说是在厚煤层开采和薄煤层开采过程中都得到了试验。通过实践证明，无煤柱开采技术受到技术装备、资金安排、矿井接续、灾害治理等多方面因素的影响，尤其是在厚煤层放顶煤工作面的应用中还收到顶煤预裂效果的影响。实施和推广应用持续时间长。在实践和应用的过程中要遵循先点到面、从薄到厚，选择合适本矿的无煤柱开采方式，进行实践，对试验中出现的问题要及时进行分析，制订有针对性安全技术措施，结合具体的煤层赋存情况和开采技术条件分析预测其经济效益，最大限度的回采煤炭资源，对实践使用无煤柱开采技术有着广阔的前景。
6、参考文献
[1] 徐永圻，煤矿开采学[M].徐州：中国矿业大学出版社，2015.
[2] 中华人民共和国城乡建设部.煤炭工业矿井设计规范，GB50215-2005
论文作者:康小红
论文发表刊物:《防护工程》2019年12期
论文发表时间:2019/8/30
标签：煤层论文; 巷道论文; 工作面论文; 区段论文; 技术论文; 煤矿论文; 矿井论文; 《防护工程》2019年12期论文;