無煤柱開采技術在煤礦的應用

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0引言

我國煤礦行業采用無煤柱開采技術的時間相對較長，擁有四十多年的歷史。無煤柱開采技術應用過程所需的施工工藝相對簡單、經濟效益獲取較大，還能進一步提升資源回收率，因此在煤礦開采環節中受到相對普遍的應用。隨著煤礦資源需求量的逐步增加，以往煤礦開采中較為粗放的開采方式出現了許多缺陷。在可持續發展理念和節能環保要求的貫徹和實施下，確保煤礦行業能夠實現整體效益的穩定增長，必須要加大對無煤柱開采技術的改革創新力度，以合理科學的應用方法，進一步提升煤礦開采的經濟效益和社會效益的協同發展。

1無煤柱開采技術特征分析

1.1沿空掘巷差異化方法分析現階段，煤炭仍然在我國能源生產總量和消耗總量中占據比例較大。無煤柱開采技術在煤礦采掘過程中，主要的應用方式可以分為兩種：沿空掘巷和沿空留巷。需要通過煤礦所在區域進行實地勘測和具體的開采條件，從而靈活調整無煤柱開采技術使用方式[1]。目前來說，沿空掘巷還可以進一步劃分為完全沿空掘巷和留窄小煤柱沿空掘巷等多種差異化方法。按照頂板還有煤層的具體情況，明確定位沿空巷道的所處區域，并且制定合理的掘進時間。沿空掘巷采空區如果出現掉落矸石的問題，導致施工開展安全性和穩定性遭到負面影響的時候，可以利用留小煤柱的技術手段來確保開采施工能夠順利進行。沿空掘巷如圖1所示。

1.2沿空留巷具體應用形式現階段在開采煤礦的過程中，沿空留巷在采掘煤礦的過程中可進一步劃分為切頂卸壓沿空留巷和巷幫充填沿空留巷。在具體實際的施工操作過程中，需要按照現場開采情況來對該技術應用的要求進行靈活、規范的調整。

1.2.1切頂卸壓沿空留巷在對頂板比較堅實硬挺的薄煤層、中厚煤層進行開采施工的時候，比較適當的就是選用切頂卸壓沿空留巷[2]。按照煤礦巷道的地質情況，切斷巷道外部直接頂，促使承重關鍵層塌落，在此過程中轉化成為堅實的巷幫，上覆巖層帶來的壓力影響會持續移動到實體煤深部，進而對施工現場的環境加以調節和完善，確保切頂卸壓沿空留巷技術能夠順利應用于施工過程中，促使其圍巖結構相較以往的傳統留巷方式出現變化，切頂后沿空留巷圍巖結構如圖2所示。在具體的施工流程當中，必須要對巷道外部位移產生的變化及其形成的礦壓規律進行分析，結合兩者的作用影響，采用行之有效的沿空留巷支護技術，從深層次上確保巷道掘進作業的安全性，在巷道圍壓趨于穩定狀態的前提下開展回采作業。切頂卸壓沿空留巷技術的應用，對資源配置的效率提升發揮著重要作用，同時還可以改善采掘交替時間的不足，加快推進其在煤礦井下的施工速度。但是也存在一些不容忽視的問題，在具體使用環節中，切頂卸壓沿空留巷技術需要應用多道工序，具體施工環節難度系數相對比較高，需要能夠對多項不同技術工藝加以明確和掌握，通過對實際情況的分析研究，進而適當合理地利用。

1.2.2巷幫充填沿空留巷根據巷幫充填材料性質的差異化，沿空留巷還能夠進一步劃分為不同的技術應用形式，即膏體充填沿空留巷、高水充填沿空留巷、柔?；炷脸涮钛乜樟粝锏取Ｄ芊褡畲蟪潭劝l揮出沿空留巷技術在實際應用過程中的良好效果，其實還是取決于充填材料本身的凝固速度和凝固強度[3]。在具體的施工環節當中，要做到合理控制和安排充填過程中各工序的時間和空間，避免回采施工中巷道圍巖發生變形、破壞的問題。發揮出巷道圍巖支撐和控制圍壓的功能，還能進一步強化煤層厚度對軟硬巖層的影響作用。傾角小于25°的煤層當中，應用成效將會更加顯著。巷幫充填沿空留巷技術形式的有效應用，對于提高充填效率、縮減充填時間有著重要的功能意義，推動經濟效益和安全效益的雙重提升。但在此過程中也損耗相對較多的充填成本，同時耐久性能和使用強度還有所不足，在實施過程中難度系數也比較高，工藝相對復雜，無法有效解決巷道圍巖維護帶來的一些影響問題。

2無煤柱開采技術在煤礦中的運用分析

2.1規劃頂板雙向預裂爆破的計劃方案

2.1.1明確切頂高度煤礦開采中應用無煤柱開采技術，關鍵要點就是巷道頂板雙向爆破技術，利用巷道頂板雙向爆破技術，能夠對頂板本身的受力情況加以調整和改變。在具體的施工過程中，需要依據實際條件和要求勘測獲取相關參數，才能夠促使該技術應用發揮出應有的作用。例如，需要明確的關鍵參數有切頂高度、切頂角度、鉆孔間距等，在對該巷道頂板雙向爆破技術應用的具體環節當中，必須對切割頂板要求的數值參數加以明確，可通過利用模擬數值計算的方法來采取適當的切頂高度[4]。在進行計算時，還要按照各個巖層本身的差異來科學合理地設置力學參數，從現場施工的具體條件情況來展開深入有效的研究分析，提升切頂高度的精確性，使其更符合技術應用的要求。

2.1.2明確切頂角度計算切頂角度和計算切頂高度的過程具備一致性。在對切頂角度進行計算的過程中，通過對數值計算手段進行模擬操作，以此來明確各個切頂角度參數，進而對已獲取的計算結果深入研究分析，基于煤礦開采現場情況選擇最適合的方案，確保巷道掘進和生產的各個流程能夠更加穩定安全。此外，切頂角度的選擇方式會對巷道圍巖造成影響，切頂角度通常采用15°和20°兩種，按照不同切頂高度的具體數據，以此來搭建相匹配的計算模型，從明確設定不同切頂角度的數值，確保其在煤礦實際開采過程中能夠合理有序地進行。還需要對不同切頂角度的采空區展開實際勘查，在綜合分析、研究和比對的過程中，選取成效明顯、安全穩定的切頂角度方案，以此來順利推進煤礦開采工作[5]。

2.1.3合理控制爆破鉆孔間距無煤柱開采技術在具體施工環節的應用中，爆破鉆孔間距的控制情況會影響到應用效果。通過總結過往的工作經驗可以得出，想要在開采煤礦過程中有效避免巖體遭受破壞，必須確保爆破鉆孔間距的合理性。在對爆破鉆孔進行確定時，必須要完善試驗模塊，保證爆破鉆孔間距的科學性、有效性；同時，還注重不同孔間距的具體成效，做好歸納整理、總結完善工作；依據具體工程要求，采取針對性的孔間距參數。通常來說，爆破鉆孔會應用到二級煤礦乳化炸藥和雙向聚能管來進行爆破作業，爆破完成后需要測量計算爆炸過后孔的實際效果，以此制定相關參數。在施工的各個環節中，明確每一項數據參數后，就能夠制定科學合理的切頂預壓方案，利用各種方式來對關鍵參數進行求解。依據該操作形式，對煤礦的具體情況加以分析研究，能夠進一步確定爆破鉆孔需要的規格型號、類型要求等相關內容，以此來展開爆破作業，同時也要明確掌握鉆孔的實際情況，對實際參數進行合理控制，完成封泥作業。

2.2做好錨索梁支護的針對性設計在此過程中，需要對頂板離層高度進行估算，以估算結果作為錨索的強度和長度設置的參考，還要求在錨索梁打在沿空留巷支護的前提下加以強化，確保煤礦巷道作業施工的完整性。在具體的作業流程當中，需要確保錨索進入到老頂當中的錨固段要大于或者等于1m，這樣才能更加有效發揮錨索梁支護的合理性[6]。

2.3做好工作面超前支承壓力帶巷道維護工作通過采用20m的原支架作為支護手段，可以有效確保巷道維護的穩定性，在支架下部位置，以打柱來強化巷道支架的支撐性能。在開采的環節中，還能夠利用支護長度延長的手段，對超前形成的支撐壓力作用加以控制，減少頂板松軟破碎現象的出現，并對該問題進行解決，從根本上來降低巷道圍巖的影響。

3無煤柱開采技術應用的注意事項

第一，在應用無煤柱開采技術時，需要綜合考慮瓦斯防治手段和防滅火技術的應用。由于煤礦所在的區域的地質情況、瓦斯賦存條件等因素具有差異性，不管是技術研究人員、單位還是實施人員、單位，都需要關注到無煤柱開采技術和瓦斯管理、防滅火措施的具體要求，在高瓦斯礦井當中，能夠在成巷段開展瓦斯抽采。第二，煤礦開采技術本身對于技術要求的標準比較高，在其普及應用過程中會突發一些疑難問題，因此必須在開采施工前做好銜接工作，避免將試驗面視作礦井的主采工作面，同時還需要盡可能將試驗面進行調整至各方面條件相對合理的工作面。在施工環節中更要冷靜處理，遭遇困難做好分析歸納，總結和制定有效的應對措施來對問題進行改善解決，以充分的時間精力來做好事前試驗準備工作，以此來提升技術應用的效率。第三，在應用無煤柱開采技術的各個環節當中，所應用的鉆孔切頂爆破工藝還存在切頂成效比較差的問題，仍然需要技術研究人員加以探索，深入進行分析，可借鑒石油鉆探領域中所應用的復合射孔切頂技術以及石材行業中的智能鏈臂鋸切割技術，結合煤礦實際開采要求來推動施工階段目標的有效實現。

4結語

應用無煤柱開采技術可以進一步提升煤礦的開采質量和效率。在對無煤柱開采技術進行應用的過程中，應針對爆破方案、巷道支護、工作面承壓等問題進行加以分析和研究。在靈活調整技術應用細節的基礎上，使其更加適應煤礦開采的具體情況，推動開采作業開展的有序性、安全性和穩定性，并促使煤礦開采的經濟與環境效益的發展。

參考文獻

[1]馮敏.無煤柱開采技術發展現狀及研究方向[J].現代礦業,2019,35(4):65-69.

[2]劉磊.無煤柱開采技術在煤礦中的運用研究[J].當代化工研究,2019(11):49-50.

[3]宋權.無煤柱開采技術的設計與應用[J].能源與節能,2018(6):120-121+49.

[4]李化敏.沿空留巷頂板巖層控制設計[J].巖石力學與工程學報,2000,19(5):651-654.

[5]遲寶鎖,周開放,何滿潮,等.大采高工作面切頂留巷支護參數優化研究[J].煤炭科學技術,2017(8):128-133.

[6]韓強,孫曉明,王炯,等.中興礦切頂爆破參數研究[J].煤炭技術,2017,36(3):56-58.

作者:張雅斌 單位:山西焦煤霍州煤電萬杰煤業