小煤柱開采在提高資源回收率中的應用探討

李世斌

1 采區回采率現狀

五礦采區回采率整體偏低，且各采區參差不齊，嚴重影響了資源回收和利用，浪費了煤炭資源。2012～2015年五礦各采區回采率見表1。

表1 2012至2015年1～9月份五礦采區

2 煤柱留設方案的選擇

工作面之間留設小煤柱是提高采區回采率行之有效的方法之一，推廣小煤柱開采勢在必行[1]。8407工作面為五礦首個小煤柱開采面。

2.1 8407工作面地質條件

8407工作面地表位于南茹村南部，老東梁北部的山坡地帶，整體地勢為中部高、兩端低的中低山地形。水文地質條件簡單，地表無積水和河流經過，正常涌水量1.0 m3/h。

工作面開采15#煤層，煤層賦存穩定，整體為東北高、西南低的單斜構造，煤層厚度平均5.57 m，煤層傾角一般3°～12°，煤層傾角平均6°，受切巷及進風巷揭露的撓曲影響，最大傾角35°。煤層結構復雜，一般含夾矸4～6層，容重1.42 t/m3。直接頂為灰黑色泥巖，性脆易碎，斷口參差狀，上部為砂質泥巖，致密堅硬；老頂為灰色細粒砂巖，泥質膠結，具緩波狀層理；直接底為灰色細砂巖，硅質膠結；老底為灰黑色砂質泥巖，致密堅硬，斷口參差狀，含泥質條帶。

2.2 煤柱留設方案選擇

（1）煤柱留設方案

方案一：采空側巷道留設20 m煤柱。

方案二：采空側巷道留設10 m煤柱。

（2）兩方案優缺點比較：

方案一：

① 煤柱留設寬度大，資源損失量較大。

② 順槽位置處于已采工作面采動造成的應力集中區域，順槽受動壓影響，支護損壞嚴重，巷道維護工程量大，回采期間工作面機頭尾壓力大，維護困難，推進慢，影響工作面安全生產和單產水平的提升。

③ 由于五礦為高瓦斯礦井，構造復雜、煤層松軟破碎，留設20 m煤柱有利于防止回采后煤柱受壓造成的與臨近回采工作面采空區導通帶來的瓦斯異常和煤層自燃隱患。

方案二：

① 煤柱尺寸小，資源回收量增加，損失量減少[2]。

② 順槽位置避開了采動應力集中區，巷道壓力較20 m煤柱小，巷道支護穩定性提高，可適當降低巷道支護強度，減小成本壓力，回采工作面兩端頭易于維護，有利于安全生產和單產水平的提高。

③ 受地質條件影響，煤柱縮小后，存在煤柱裂隙導通已采工作面采空區的隱患，需在順槽掘進期間采取封閉和封堵裂隙措施，回采期間需加強工作面通風監測管理工作，防止煤柱導通造成的安全隱患。

經過對兩種方案分析后，決定采用第二種方案留設10 m小煤柱。其優點是支護強度符合小煤柱沿空掘巷要求、經濟合理、支護成本較低，大大減少了施工強度，可充分利用勞動力，提高生產效率。

3 項目應用情況及經濟效益

在一年多的試驗過程中，8407回風巷沿空掘進小煤柱經歷了掘進考驗，錨索錨桿可以控制巷道頂幫，實測礦壓數據表明8407回風巷應用沿空小煤柱是成功的，所采用的支護設計是合理的，經濟效益可達 2464.55萬元。

1）多采出了煤炭。過去工作面之間的保安煤柱20～40 m，平均25 m左右，而采用小煤柱保安煤柱降低為10 m，8407工作面則可多采出1177.1×10×5.57×1.42×87%＝80.998 kt，以每噸300元銷售價格計算，可增加收入2430萬元。

2）支護費用減少了。支護斷面不變，同樣采用錨索、錨桿、金屬網聯合支護后，單位支護材料費用減少了293.54元/m，以8407回風巷走向長1177.1 m計算，支護費用降低34.55萬元。

3）提高了資源回收率[3]。8407工作面工業儲量1763.343 kt， 掘進出煤：1177.1×2×4.5×3.2×1.42=48.139 kt，巷 頂損失1177.1×2×4.5×（5.57-3.2））=35.653 kt，目前實際回采情況工作面回采率達84%左右，預計能采出量1481.208 kt。

（1）采用小煤柱之前，8409和8407工作面之間保安煤柱20 m，順槽煤柱總量為：

1177.1 ×20×5.57×1.42=186.203 kt， 使用小煤柱開采前采區回采率：

C1=（1481209+48139）/（1763343+186203+35653+48139）×100%=75.21%

（2）而采用小煤柱開采后，工作面之間保安煤柱為10 m， 順槽煤柱為：1177.1×10×5.57×1.42=93.102 kt。使用小煤柱開采后采區回采率：

C2=（1481209+48139）/（1763343+93102+35653+48139）×100%=78.82%

C2-C1=3.61%，采取小煤柱之后采區回采率提高3.61個百分點。

4 結語

小煤柱開采最大限度地保護國家煤炭資源，且是高瓦斯礦井消滅回采工作面爆炸事故的最好開采方法[4]。同時能最合理地減少回風道壓力，使巷道暢通無阻成為工作面名符其實的安全出口，還節約維修的人工和材料。8407工作面小煤柱在五礦的成功應用，為類似條件下采用小煤柱提供了寶貴的實踐經驗，具有廣闊的推廣前景。

〔1〕李家春，李忠誠.加強礦井地質工作提高資源回收率[J].煤炭技術，2001（10）：43-44.

〔2〕王 雷.淺談如何提高煤炭資源回采率技術[J].科技研究，2014（7）：166.

〔3〕申隨德.綜放回采率的計算及提高措施[J].機械管理開發，2016（5）：129-130.

〔4〕張健全.無煤柱、小煤柱開采防治回采工作面瓦斯爆炸[J].江西煤炭科技，2011（3）：20-21.