4#煤层小煤柱工作面开采技术应用

张晓东

（同煤集团挖金湾煤业有限公司，山西 大同 037042）

1 工程概况

挖金湾山4#层8105 工作面东邻8103 工作面采空区，西部尚未开拓，北部与落差9.80m 断层相邻。煤层平均厚度3.24m，平均倾角3°，工作面倾向长度226.8m，走向长度1527m。回风平巷与8103工作面运输平巷留设6m 小煤柱，回风平巷顶板采用锚索网联合支护，巷帮采用锚网支护，巷道为矩型巷道，净断面为17.5m2。

工作面回采初期，2105 巷悬板面积达到3×18m2，采取退锚措施后巷道悬板仍不能及时塌落，不符合煤矿安全规程规定。见方前后20m范围，5105 巷顶底板最大移近量605mm,巷帮最大移近量386mm，巷道工作面侧片帮长×深为18.5m×1.2m，给生产带来一定的安全隐患。工作面粉尘浓度大，工作环境差，给员工健康带来一定影响。因此，对上述问题进行了分析研究，并摸索出一套适合4#层小煤柱工作面的开采技术。

2 掘进支护技术优化

8100 工作面回采过程中5100 巷超前30m 范围顶底板最大移近量为812mm，巷帮最大移近量为625mm，片帮严重，并随着回采向前推进，给安全生产带来了一定的影响。回采过程期间对5100 巷多次采取了加强支护补打锚杆的措施。

针对8100 工作面回采过程中邻8101 采空区侧5100 巷道矿压显现明显的问题，在掘进2105巷和5105 巷时，对支护方式进行了改进。将护帮支护材料由原来的Ф22×2200mm 左旋无纵筋树脂锚杆更换为Ф22×2200mm 螺纹钢锚杆，将锚杆的间排距由原来的1000mm×1000mm 改为800mm×800mm。

8105 工作面回采以来，监测数据显示，5105巷只在见方前后20m 范围内顶底板最大移近量605mm，巷帮最大移近量386mm；周期来压时，5105 巷顶底板最大移近量315mm，巷帮最大移近量186mm。经过对掘进支护技术进行优化设计，极大地控制了顺槽巷道的变形量，为安全生产及标准化带来了优越的条件，收到了良好的效果。

3 小煤柱工作面悬顶处理工艺

3.1 悬顶处理工艺

卸压孔技术的应用：

2015 巷西侧为实煤体，在8105 面回采初期2015 巷悬板面积大，达到3×18m2，采取退锚措施后巷道悬板仍不能及时塌落。在8105 工作面推进40m 时，超前工作面80m 沿2105 巷实体煤壁侧20cm 处打一排卸压孔，孔径为22mm，间距250mm，孔深10m，卸压孔布置方式如图1。采用卸压孔管理2105 巷顶板后，悬板面积最大为3×6m2，收到了良好的效果，对后期8107 工作面5107 巷掘进也起到了很好的保护作用。

3.2 采煤面见方安全措施

见方前后20m 范围，5105 巷顶底板最大移近量605mm，巷帮最大移近量386mm，巷道工作面侧片帮长×深为18.5m×1.2m，给生产带来一定的安全隐患。

采取木垛被动支护方式管理顶底板，对巷帮采取放网包并用规格为Ф22×2400mm 螺纹钢锚杆补打支护，间排距为800mm×800mm，同时加强5105 巷巷道变形观测。

3.3 工作面矿压观测

经观测，8105 工作面初次垮落步距为15m，基本顶初次来压步距为40m，基本顶周期来压步距为30m。根据对8105 工作面的矿压监控的长期观察，该工作面共计经历了24次周期来压，具体情况如表1。

表1 8105 工作面周期来压情况

对8105 工作面初采期间进行了矿压观测，其工作面最大工作阻力检测情况如图1。

图1 初采期间最大工作阻力检测情况

此后2019 年7 月10 日到2019 年11 月28 日，以30m 的周期来压步距，共经历了23 次周期来压，见方前后最大工作阻力达到42.6MPa。

综合分析，挖金湾山4#层6m 小煤柱工作面在见方前后矿压显现较大，煤壁片帮较严重，5105 巷巷道变形较严重。

4 经济效益分析

（1）8105 工作面共计开采830m，采用6m 小煤柱开采后，工作面回采率提高9.5%，多回采原煤6.12 万t。回采过程中加强巷道管理消耗材料、人工成本计7 万余元，增创价值2100 余万元。

（2）坚持走“减、优、绿”的发展路线，大力推广使用小煤柱回采技术，能够切实提高资源回收率，并且能保障安全高效生产。该技术的运用为同煤集团及周边延伸矿井探索出了一套适合石炭二叠纪山4#煤层小煤柱综采工作面的开采技术，社会效益显著。

5 结语

此开采技术完全适应挖金湾矿山4#层6m 小煤柱采煤，为集团公司类似地质条件下小煤柱开采提供了比较成熟的经验，但是生产过程中也发现了新的问题。为保障6m 小煤柱开采顺利开展，需要重点做好以下三个方面的技术工作：

（1）6m 小煤柱工作面开采时，相邻采空区对回采工作面的矿压影响有新变化，在掘进时需加强煤柱支护。在工作面见方时，5105 巷工作面侧支护强度达不到控制巷帮要求，后期出现补打锚杆情况，今后小煤柱应在工作面见方前后20m 范围内加强巷帮支护。

（2）6m 小煤柱工作面开采时，应提前考虑到未采未掘巷道的稳定性，在加强巷道支护的同时合理运用卸压孔卸压技术。