无煤柱开采技术在煤矿的应用

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0引言

我国煤矿行业采用无煤柱开采技术的时间相对较长，拥有四十多年的历史。无煤柱开采技术应用过程所需的施工工艺相对简单、经济效益获取较大，还能进一步提升资源回收率，因此在煤矿开采环节中受到相对普遍的应用。随着煤矿资源需求量的逐步增加，以往煤矿开采中较为粗放的开采方式出现了许多缺陷。在可持续发展理念和节能环保要求的贯彻和实施下，确保煤矿行业能够实现整体效益的稳定增长，必须要加大对无煤柱开采技术的改革创新力度，以合理科学的应用方法，进一步提升煤矿开采的经济效益和社会效益的协同发展。

1无煤柱开采技术特征分析

1.1沿空掘巷差异化方法分析现阶段，煤炭仍然在我国能源生产总量和消耗总量中占据比例较大。无煤柱开采技术在煤矿采掘过程中，主要的应用方式可以分为两种：沿空掘巷和沿空留巷。需要通过煤矿所在区域进行实地勘测和具体的开采条件，从而灵活调整无煤柱开采技术使用方式[1]。目前来说，沿空掘巷还可以进一步划分为完全沿空掘巷和留窄小煤柱沿空掘巷等多种差异化方法。按照顶板还有煤层的具体情况，明确定位沿空巷道的所处区域，并且制定合理的掘进时间。沿空掘巷采空区如果出现掉落矸石的问题，导致施工开展安全性和稳定性遭到负面影响的时候，可以利用留小煤柱的技术手段来确保开采施工能够顺利进行。沿空掘巷如图1所示。

1.2沿空留巷具体应用形式现阶段在开采煤矿的过程中，沿空留巷在采掘煤矿的过程中可进一步划分为切顶卸压沿空留巷和巷帮充填沿空留巷。在具体实际的施工操作过程中，需要按照现场开采情况来对该技术应用的要求进行灵活、规范的调整。

1.2.1切顶卸压沿空留巷在对顶板比较坚实硬挺的薄煤层、中厚煤层进行开采施工的时候，比较适当的就是选用切顶卸压沿空留巷[2]。按照煤矿巷道的地质情况，切断巷道外部直接顶，促使承重关键层塌落，在此过程中转化成为坚实的巷帮，上覆岩层带来的压力影响会持续移动到实体煤深部，进而对施工现场的环境加以调节和完善，确保切顶卸压沿空留巷技术能够顺利应用于施工过程中，促使其围岩结构相较以往的传统留巷方式出现变化，切顶后沿空留巷围岩结构如图2所示。在具体的施工流程当中，必须要对巷道外部位移产生的变化及其形成的矿压规律进行分析，结合两者的作用影响，采用行之有效的沿空留巷支护技术，从深层次上确保巷道掘进作业的安全性，在巷道围压趋于稳定状态的前提下开展回采作业。切顶卸压沿空留巷技术的应用，对资源配置的效率提升发挥着重要作用，同时还可以改善采掘交替时间的不足，加快推进其在煤矿井下的施工速度。但是也存在一些不容忽视的问题，在具体使用环节中，切顶卸压沿空留巷技术需要应用多道工序，具体施工环节难度系数相对比较高，需要能够对多项不同技术工艺加以明确和掌握，通过对实际情况的分析研究，进而适当合理地利用。

1.2.2巷帮充填沿空留巷根据巷帮充填材料性质的差异化，沿空留巷还能够进一步划分为不同的技术应用形式，即膏体充填沿空留巷、高水充填沿空留巷、柔模混凝土充填沿空留巷等。能否最大程度发挥出沿空留巷技术在实际应用过程中的良好效果，其实还是取决于充填材料本身的凝固速度和凝固强度[3]。在具体的施工环节当中，要做到合理控制和安排充填过程中各工序的时间和空间，避免回采施工中巷道围岩发生变形、破坏的问题。发挥出巷道围岩支撑和控制围压的功能，还能进一步强化煤层厚度对软硬岩层的影响作用。倾角小于25°的煤层当中，应用成效将会更加显著。巷帮充填沿空留巷技术形式的有效应用，对于提高充填效率、缩减充填时间有着重要的功能意义，推动经济效益和安全效益的双重提升。但在此过程中也损耗相对较多的充填成本，同时耐久性能和使用强度还有所不足，在实施过程中难度系数也比较高，工艺相对复杂，无法有效解决巷道围岩维护带来的一些影响问题。

2无煤柱开采技术在煤矿中的运用分析

2.1规划顶板双向预裂爆破的计划方案

2.1.1明确切顶高度煤矿开采中应用无煤柱开采技术，关键要点就是巷道顶板双向爆破技术，利用巷道顶板双向爆破技术，能够对顶板本身的受力情况加以调整和改变。在具体的施工过程中，需要依据实际条件和要求勘测获取相关参数，才能够促使该技术应用发挥出应有的作用。例如，需要明确的关键参数有切顶高度、切顶角度、钻孔间距等，在对该巷道顶板双向爆破技术应用的具体环节当中，必须对切割顶板要求的数值参数加以明确，可通过利用模拟数值计算的方法来采取适当的切顶高度[4]。在进行计算时，还要按照各个岩层本身的差异来科学合理地设置力学参数，从现场施工的具体条件情况来展开深入有效的研究分析，提升切顶高度的精确性，使其更符合技术应用的要求。

2.1.2明确切顶角度计算切顶角度和计算切顶高度的过程具备一致性。在对切顶角度进行计算的过程中，通过对数值计算手段进行模拟操作，以此来明确各个切顶角度参数，进而对已获取的计算结果深入研究分析，基于煤矿开采现场情况选择最适合的方案，确保巷道掘进和生产的各个流程能够更加稳定安全。此外，切顶角度的选择方式会对巷道围岩造成影响，切顶角度通常采用15°和20°两种，按照不同切顶高度的具体数据，以此来搭建相匹配的计算模型，从明确设定不同切顶角度的数值，确保其在煤矿实际开采过程中能够合理有序地进行。还需要对不同切顶角度的采空区展开实际勘查，在综合分析、研究和比对的过程中，选取成效明显、安全稳定的切顶角度方案，以此来顺利推进煤矿开采工作[5]。

2.1.3合理控制爆破钻孔间距无煤柱开采技术在具体施工环节的应用中，爆破钻孔间距的控制情况会影响到应用效果。通过总结过往的工作经验可以得出，想要在开采煤矿过程中有效避免岩体遭受破坏，必须确保爆破钻孔间距的合理性。在对爆破钻孔进行确定时，必须要完善试验模块，保证爆破钻孔间距的科学性、有效性；同时，还注重不同孔间距的具体成效，做好归纳整理、总结完善工作；依据具体工程要求，采取针对性的孔间距参数。通常来说，爆破钻孔会应用到二级煤矿乳化炸药和双向聚能管来进行爆破作业，爆破完成后需要测量计算爆炸过后孔的实际效果，以此制定相关参数。在施工的各个环节中，明确每一项数据参数后，就能够制定科学合理的切顶预压方案，利用各种方式来对关键参数进行求解。依据该操作形式，对煤矿的具体情况加以分析研究，能够进一步确定爆破钻孔需要的规格型号、类型要求等相关内容，以此来展开爆破作业，同时也要明确掌握钻孔的实际情况，对实际参数进行合理控制，完成封泥作业。

2.2做好锚索梁支护的针对性设计在此过程中，需要对顶板离层高度进行估算，以估算结果作为锚索的强度和长度设置的参考，还要求在锚索梁打在沿空留巷支护的前提下加以强化，确保煤矿巷道作业施工的完整性。在具体的作业流程当中，需要确保锚索进入到老顶当中的锚固段要大于或者等于1m，这样才能更加有效发挥锚索梁支护的合理性[6]。

2.3做好工作面超前支承压力带巷道维护工作通过采用20m的原支架作为支护手段，可以有效确保巷道维护的稳定性，在支架下部位置，以打柱来强化巷道支架的支撑性能。在开采的环节中，还能够利用支护长度延长的手段，对超前形成的支撑压力作用加以控制，减少顶板松软破碎现象的出现，并对该问题进行解决，从根本上来降低巷道围岩的影响。

3无煤柱开采技术应用的注意事项

第一，在应用无煤柱开采技术时，需要综合考虑瓦斯防治手段和防灭火技术的应用。由于煤矿所在的区域的地质情况、瓦斯赋存条件等因素具有差异性，不管是技术研究人员、单位还是实施人员、单位，都需要关注到无煤柱开采技术和瓦斯管理、防灭火措施的具体要求，在高瓦斯矿井当中，能够在成巷段开展瓦斯抽采。第二，煤矿开采技术本身对于技术要求的标准比较高，在其普及应用过程中会突发一些疑难问题，因此必须在开采施工前做好衔接工作，避免将试验面视作矿井的主采工作面，同时还需要尽可能将试验面进行调整至各方面条件相对合理的工作面。在施工环节中更要冷静处理，遭遇困难做好分析归纳，总结和制定有效的应对措施来对问题进行改善解决，以充分的时间精力来做好事前试验准备工作，以此来提升技术应用的效率。第三，在应用无煤柱开采技术的各个环节当中，所应用的钻孔切顶爆破工艺还存在切顶成效比较差的问题，仍然需要技术研究人员加以探索，深入进行分析，可借鉴石油钻探领域中所应用的复合射孔切顶技术以及石材行业中的智能链臂锯切割技术，结合煤矿实际开采要求来推动施工阶段目标的有效实现。

4结语

应用无煤柱开采技术可以进一步提升煤矿的开采质量和效率。在对无煤柱开采技术进行应用的过程中，应针对爆破方案、巷道支护、工作面承压等问题进行加以分析和研究。在灵活调整技术应用细节的基础上，使其更加适应煤矿开采的具体情况，推动开采作业开展的有序性、安全性和稳定性，并促使煤矿开采的经济与环境效益的发展。

参考文献

[1]冯敏.无煤柱开采技术发展现状及研究方向[J].现代矿业,2019,35(4):65-69.

[2]刘磊.无煤柱开采技术在煤矿中的运用研究[J].当代化工研究,2019(11):49-50.

[3]宋权.无煤柱开采技术的设计与应用[J].能源与节能,2018(6):120-121+49.

[4]李化敏.沿空留巷顶板岩层控制设计[J].岩石力学与工程学报,2000,19(5):651-654.

[5]迟宝锁,周开放,何满潮,等.大采高工作面切顶留巷支护参数优化研究[J].煤炭科学技术,2017(8):128-133.

[6]韩强,孙晓明,王炯,等.中兴矿切顶爆破参数研究[J].煤炭技术,2017,36(3):56-58.

作者:张雅斌 单位:山西焦煤霍州煤电万杰煤业