小煤柱開采技術在某礦的工程研究

（山西汾西礦業兩渡煤業有限責任公司 山西 031302）

當前，挖掘形勢比較緊張，使用小煤柱開采技術對某礦挖掘，能將該項技術貫穿于各個環節中，比如：施工設備選擇、掘進工作、出采前準備工作以及頂板設計及管理工作、小煤柱礦壓顯現規律監測工作等，便于有效發揮出小煤柱開采技術的最大應用價值，有效維護煤礦企業的效益。

1.小煤柱開采技術方案實施情況研究

(1)支架基本結構

結合某礦開采經驗調整支架結構，提高支撐力、降低修理的次數，主要對支架照明、通訊及噴霧設備以及油缸檢修空間、壓力表和支架裝車進行調整[1]。在此之后，于實際施工期間搬運時做好相應的固定工作，以便切實提高支架強度，為工作人員操作、檢修工作提供良好支持。同時可使用工作面溜子、采煤機，主要目的：為及早順利完成采煤工作奠定堅實基礎。

(2)主要支護方式

圖1 小煤柱支護金屬網

使用無預留頂高強度鋼筋、金屬網，以及鋼筋錨桿和梯子等，實現固定支護的效果，除此之外應該借助錨索加強支護結構，并做好固定板加固工作。頂腳錨桿作以傾斜處理，頂板使用雙排組合錨索、高強錨桿支護，以此保證整體固定效果，而錨桿長度、錨桿直徑均需結合礦井相關情況設置，比如：礦井高度、管道跨度及圍巖相關影響因素等情況[2]。錨桿頂部布設φ15.25×5100mm高強度螺紋錨桿、幫部錨桿設置φ15×1500mm高強度螺紋錨桿，應用樹脂藥卷、金屬經緯網、鋼筋梯子梁等固定支護。錨桿使用φ20×2200mm錨索，主要進行公交線固定，嚴格控制錨桿和錨索的排距。對頂腳薄弱帶加以固定處理，然后在圍巖應用鋼筋梯子梁加固，提高整體固定的效果。

2.小煤柱開采技術在某礦工程中的應用情況芻議

(1)合理選擇施工設備

工程施工設備多以機器挖掘施工作業，選擇綜掘機挖掘保證最大切割寬度、切割高度、最大臥底深度以及切割頭擺動度、伸縮效果等。除此之外，建議使用DTL 100×520S帶式傳送機，輸送量、帶寬分別為：每小時1600t、120cm，為鋼架落地、直線上運方式傳送；JTP型礦用提升絞車實行工作面進出料。

(2)掘進工作相關流程

加強對某礦挖掘工程、支架加以檢查，明確中線并作以化驗定位。①在定位位置灑水、打眼，將炸藥置于孔內進行爆破處理[3]。②應用撬棍對工作側幫、頂部敲打，結合發出的聲音對剝層方法、浮石方法進行了解。③聯系臨時支護情況裝運煤炭，作以永久性支護處理，并且及時將現場清理干凈。

(3)做好初采前準備工作

①加強對材料、設備的檢查

圖2 小煤柱裝載機

工作面準備后，對相關材料和設備進行檢查，比如：皮帶、裝載機和采煤機、支架結構等，確保其運行正常、穩定可實行試運轉，以便及時發現材料設備存在的問題，在第一時間作以檢修、更換處理。

②認真清理工作面

工作面雜物、不常用的材料、設備等，均作以整理、清理處理，旨在確保工作面安全出口為通暢的狀態，達到施工安全、施工質量的相關標準。與此同時，工作面支架需為直線的狀態，然后對工作面有無傾斜和咬架加以了解，提高支架的密實性、可靠性，從而有效防范串液、漏液情況的發生[4]。工作溜子、支架固定處理，若是不能連接/固定，則需要在第一時間對工作溜子位置、支架位置進行合理調整。

③實行驗收

施工全部設備進行檢測后，對設備、支架、相關材料作以驗收，如果材料設備驗收未通過，需予以修理/更換，待通過驗收后將材料和設備就位[4]。常用的支護材料包括：托盤、錨固劑、托板、錨具、頂板金屬網、兩幫金屬網、頂鋼帶及幫鋼帶等。

(4)頂板設計、管理要點

①保證施工安全

工作面生產階段支架支墊、溜子支墊，均需遵循相關標準驗收、落實工作，工作面產生漏液及串液情況，建議在第一時間處理，以此促使壓力和支撐力符合相關要求，其中壓力為30MPa/30MPa以上、支撐力為25MPa/25MPa以上。使用承受能力較強連接環、大練將溜子吊起，客觀評判落實有無缺損情況，旨在提高起吊的效果及安全，在實際支架吊起的過程遵循相關標準進行單體柱操作，避免不規范起吊。在支架、柱頭間墊木托盤，經鏈條將柱頭栓緊處理，避免柱頭滑落時發生危險情況。敲幫問頂期間對煤體施工過程，有無斷裂、松動、離層等問題進行觀察，敲擊聲清脆為沒有脫離情況發生，可正常施工作業；敲擊聲空表示煤層脫離母體，可判定為片幫、冒頂，此時需要應用找伐工具找伐，敲擊后為安全狀態方可繼續施工作業[5]。要求所有施工人員于兩巷放置警戒標示，15cm作一個標志點，在生產期間要求相關驗收人員明確工作溜子、支架相關狀況。除此之外，支架、工作溜子在正常范圍以外需作以相關處理提高施工的安全，可在柱頭應用頂網鏈鎖、防盜鏈防護，主要目的：避免發生支柱不穩所致不良影響。初采工作時以順時針/逆時針經機頭——機尾移動工作溜子，規范操作避免引發坍塌現象，初采工作連續對礦壓監測，重點對支架穩定性監測，如果支架存在異常建議立即補液處理，并收集相關維修數據、送至生產科深入分析、處理。要求生產科及時將檢驗分析結果上報于作業組，以此做好安全生產協調工作，同時這個過程應該加大安全管理力度，促使開采工作正常實施。

圖3 小煤柱開采

②初次放頂工作要點

結合11-103工作面礦壓觀測情況，對工作面生產、試生產，要求機組均能通過機尾側進刀。初次放頂期間工作面支護強度達到相關標準，割煤后拉開支架，工作面采高下降3m，以此確保工作面支護的效果。如果頂板可見裂縫/碎裂，建議在工作面保留底煤。而初次放頂的過程還需嚴格控制采高，目的為避免發生底部和頂部割損情況，工作面禁止存在煤、散巖，工作面兩端保持平直的狀態。此外，應該確保液壓系統的完整、支架沒有漏液及串液情況發生[6]。

(5)小煤柱礦壓顯現規律監測

需要注意的是，開挖為煤礦留巷軟弱圍巖洞周收斂變形的基本原因，巖體包括：堅硬、軟弱、極軟等巖體，其中前者洞周內空收斂變形為開挖所致，后兩者圍巖比較特殊、變形量較大、變形規律有一定差異。所以，為確保煤礦留巷設計的效果、施工的安全，則應明確軟弱圍巖變形的主要規律。測桿件、測頭組分點錨固的多點伸長計原理：將伸長計矛頭錨固在鉆孔測點位置，經側桿的作用將錨固頭延伸到孔口，對面板加以測試，即為測點、煤礦留巷巖體相對位移的測定。可經百分表測桿放置球面狀表托方式，提高測試桿、測試面板接觸和垂直度，及測試的精確度。完成鉆孔作業后對鉆孔深度測定、準備安裝桿，將錨固件、桿件連接起來，在錨固筒中注入適量水泥砂漿，通過桿件移動將水泥擠出，以此完成首個測點的安裝工作[7]。在此之后對孔口充分清理，按要求做好所有側頭連接工作。這時合理布置監控測量點，嚴格監測初支變形段施工變化，因原始初期支護變形量非常大，所以每日監測次數≥5次，及時分析監測結果、反饋監測結果，這個過程若觀察到圍巖變形突變問題，需要立即停止施工、對突變原因加以分析，以便及時采取相應的對策處理問題。其他需要注意事項：因測量階段容易受到較多因素影響，比如：人為因素、氣候因素、環境因素等，因而可通過數學方法對數據測試，進而降低測量誤差；使用臺階法施工對下一階段進行開挖工作，對于上階段開挖煤礦留巷圍巖有無構成不良影響加以分析。

3.結語

為確保煤礦開采、支護的安全，需要合理科學使用采煤設備、材料，降低開采期間產生不安全問題。除此之外，應在某礦工程中運用小煤柱開采技術，在了解某礦工程支架結構、支護方式后，將這項技術貫穿于工程各道工序中，從而提高煤礦開采效率、開采安全。