薄煤层无煤柱开采技术探析

【摘 要】无煤柱开采即是工作人员在采煤时利用其它方式进行巷道维护，而不是传统的预留护巷煤柱。因利用该项技术进行煤矿开采时能达到较高的回采率、还可以减少地下压力的冲击、掘进率相对较低、煤矿对巷道的维护较为简单、投入资金也比较少、并且在掘进时能够提供良好的工作条件等，而在薄煤层开采中得到广泛应用。

【关键词】无煤柱开采；巷道维护；薄煤层

顾名思义，薄煤层即是开采厚度较小的煤层，具体来讲主要是地下开采煤层厚度小于1.3米及露天开采煤层厚度小于3.5米煤层的总称。由于煤层厚度的原因导致开采工作空间比较小，采煤机械化程度不高，各项投入也比较有限，使得工人劳动强度比较大，付出成本也较厚煤层高，最终造成薄煤层开采煤炭产出量仅占产出总量的10.4%。但是无煤柱开采能够降低薄煤层开采的掘进率，减少因巷道维护而预留的煤柱，扩大了采煤空间，从而为薄煤层煤炭效益的提高具有一定促进作用。

1 薄煤层开采现状分析

我国煤炭资源相对较为丰富，但是由于占地面积较大，地质结构也很复杂，使得在煤炭开采时具有一定难度。薄煤层的煤炭存储量占总量的18%，但实际开采量却相差很远，而且按照目前的开采形式，这个距离还有可能进一步拉大。但是由于近年来总煤炭开采量过大，煤炭利用规模也越来越大，造成不少中层煤层、厚层煤层资源已相对薄弱，所以相关专家也在致力于薄煤层开采的研究。

由于煤层厚度较小使得在采煤时的采高相对较低，机械设备很难移动，只能靠工作人员进行人力付出，造成采煤条件较差。当采煤高度下降到小于1米时，即使是工作人员都很难在操作空间内自由移动，更加给薄煤层开采带来不便。在进行设计适应于薄煤层的操作机器时，由于体积大小的限制，增加了技术上的难度，并且还会比一般机器制造花费更大的费用。但是随着科技的发展，采煤行业兴起的长臂操作机器在一定程度上解决了薄煤层开采的一些问题，很大程度上提高了开采工作面的推进速度。但由于开采面进行巷道回采时采用的是半煤岩巷，开采巷道的掘进手段技术一直跟不上去，工作速度还是一直徘徊不进，给薄煤层工作面接替工作增加了负担。

2 无煤柱开采技术

无煤柱开采最初形成于二十世纪五十年代初，它是世界上很多国家煤炭领域内专家共同研究的结果。在八十年代初我国开始将这项技术引入矿区，国内很多发达较为先进的地区已经尝到了这项技术带来的利益。

无煤柱开采是指在进行采煤工作时不采用预留煤柱的方式进行巷道维护，而是采用其它方式。利用这种技术进行煤炭开采能增加回采率，煤矿还可以减少来自地面的各种压力，从而增加工作人员的人身安全度。同时无煤柱开采能降低开采掘进率，巷道日常维护管理也非常简单，而且还能降低管理费用的投入。根据煤层实际情况以及煤矿所处地理条件，无煤柱开采可以通过多种方法进行实施。例如，沿空留巷，即在推进回采工作时沿着采空区建立的运输巷；沿空掘巷，即沿着上区段作业采空区的边界，为下区段掘进回风平巷；采空区掘巷；即在岩体中掘进巷道，这种方法能够为开采工作面建立良好的工作条件，所以对薄煤层开采很有利；跨越回采，即当煤炭开采区上山与下山，或者煤炭运输巷道设计在底板岩层时，上部回采面可以利用已有的上山与下山及巷道进行回采。

3 无煤柱技术在薄煤层开采中的应用

针对薄煤层开采时遇到的困难，不难想到将无煤柱开采引入到薄煤层开采工作中，这无疑是一种很好工作方式。薄煤层开采时原本的工作空间就比较小，如果为了巷道维护还要预留出煤柱，就会更加占据工作空间，开采工作推进时不再预留煤柱，而是采用其它方法进行巷道维护，还能给工作人员创造更稳定的工作条件。

3.1 无煤柱技术在薄煤层开采中应用的难点分析

薄煤层开采中要运用无煤柱技术，就要先对沿空留巷进行设置。首先在煤炭回采时，因为没有预留煤柱，使得在管理填充区域的顶板时加大了难度，这就需要工作人员对顶板管理时使用超前煤壁，事先就利用锚杆钢带对其进行支护。并且随着开采工作的推进，还要配合特殊材料进行加强支护，并进行人工填充立模，直到对留巷顶板的支护起到一定作用。其次，因为煤炭开采面是倾斜的，并且倾角最大时能达到24°，所以必须对操作环境内的运输机做好防滑工作。而一般的措施都是在运输及上加固防滑装置，并且在设置时还要考虑到运输机的承载能力及灵活性。最后，对管理顶板时支起的支架要具有一定的稳定性，在支架上安装相应的防倒设备，同时还要考虑设备的灵活性，争取让其既能起到稳固支架的作用，又能让作业员很容易操作。

3.2 无煤柱技术在薄煤层开采中应用的优势

第一，对煤炭开采环境创造良好的通风措施。由于该项技术在实施时能够引导上风巷内的风流，并将其带入上阶段老塘，如此便可以在工作空间内形成良好的通风条件。为了能将这种风流充分利用，在进行设计沿空留巷时，就已经对其进行了阶段性的限时封闭，从而上阶段进行回采工作时已经将码垛封闭，也就不会存在通风问题。同时，在设计上提顺槽时也采用了同样的技术。当阶段煤柱进行上够时，为保障回采工作空间有尽量多的的风量，可以采用相关技术对风流进行定向导入。而且它在羽状形状的断层带，为减少共同工作的风量需求量大带来的问题，将各个分盘分开开采，同时还增加了通风门，这也能够减少工作推进时的通风问题。

第二，瓦斯等物质的含量较少。例如采用无煤柱开采的煤矿，上阶段老塘所含的瓦斯浓度就非常小，还由于通风条件良好，开采老塘时甲烷（CH4）含量比较少，所以一般不会出现瓦斯超标等危险情况。

第三，无煤柱开采对于煤矿防火工作的开展十分有利。由于无煤柱开采能够加大煤矿的回采率，一般在薄煤层开采时如果采用了无煤柱开采，其回采率基本上都会达到99.5%，并且各个煤层的底板基本无煤炭遗留，这样就不会引起因为遗留煤炭氧化而产生大量热量的情况，也不会有剩余的煤炭进行燃烧，从而也就不会造成火灾的发生。一般而言，采用无煤柱开采的煤矿很少启用预设的防火装置。

3.3 无煤柱技术在薄煤层开采中应用的效果

自从薄煤层开采中采用了无煤柱开采这项先进技术，便给煤炭开采行业取得了很大的成果。首先，无煤柱开采需要事先设计沿空留巷，这就会减少巷道煤炭回采时的掘进，也能在一定程度上提高巷道的作用，减少了更换回采工作面时的工作量，加快了煤炭回采的速度，避免了过去交替工作面时的紧张状态。其次，无煤柱开采更有利于巷道维护管理，降低了投入费用，提高了生产效益，并且工作环境更加安全可靠。最后，它还可以对工业废渣进行循环使用，非常环保。

4 结束语

虽然说我国煤炭储藏量相对较大，但是由于人口也比较多，随着近年来国内煤炭需求行业的增加，使得国内中层及厚层煤层的开采资源已经大大减少，但是占有国内煤炭存储量比例较大的薄煤层一直因开采条件不好而没有得到很好的开采。但是随着技术条件的允许，势必要加快薄煤层开采的速度，无煤柱开采能够增加薄煤层开采的回采率，并且日常管理费用不高，还能够为薄煤层开采创造良好的工作条件，扩大工作人员的工作空间，机器设备也能够进行操作，在很大程度上它能够提高薄煤层的开采效益。

参考文献：

[2]代强.薄煤层无煤柱开采技术应用[A].第五届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C].2010.

[3]唐斌.大倾角薄煤层切顶成巷无煤柱开采技术[J].科技创新导报，2013（31）.