无煤柱开采技术讲座

无煤柱开采主要优点：

1．有利于合理开发煤炭资源，提高煤炭回采率。由于无煤柱开采可以不留或少留煤柱，故大大提高了煤炭回采率。据多数矿井的经验，无煤柱开采一般可使采区回采率提高10～20％，有些矿井甚至提高25～30％。如阳泉四矿应用沿空掘巷和取消上(下)山煤柱后，使采区回采率由原来的50～60％提高到92～94.5％，柴里煤矿由60％提高到85％。回采率的提高相当于增加矿井的储量，延长了矿井寿命，如阳泉四矿回采率提高后使可采储量增加2000多万吨，预计可使矿井寿命延长11年。

2．有利于改善巷道维护。回采巷道由于受采动影响，巷道受压变形严重，维护困难，使劳动条件恶化，生产也不安全，这是长期未能解决的难题。应用无煤柱开采后，使许多矿井的巷道维护状况都有不同程度改善。如铜川东坡矿应用沿空掘巷后，使井巷失修率由原来的10.1％下降为1.11％，鸭口矿使回采巷道维修量降低了25％，基本上消灭了“爬行巷道”为回采工作面正常生产创造了良好条件。萍乡高坑矿在应用沿空留巷时，还取得了在回采过程中巷道基本上无需维护的良好效果。

3．有利于降低巷道掘进率。应用无煤柱开采时，根据所采用的无煤柱护巷类型的不同，可在不同程度上减少巷道掘进量，因而可以降低巷道掘进率。根据对现有无煤柱开采系统的分析，一般情况下，沿空掘巷可使巷道掘进率降低5～10％，沿空留巷可降低25～33％，而有些矿井降低的幅度高达40％以上。如在舒一兰矿务局吉舒五井，

由于采用沿空留巷，使巷道掘进率降低45％左右。巷道掘进率的降低，减少了巷道掘进量，可从根本上改善矿井采掘接替紧张的局面。

4．有利于矿井安全生产。由于无煤柱开采大量减少了煤炭损失，故在很大程度上消除了自然发火的根源和机率。据鹤岗新一矿统计，自1955年投产以来，井下发火达43次，而在推行无煤柱开采以后，几年内都未发生过自然发火。舒兰矿务局至1980年底开采了39个无煤柱工作面，没有一个工作面出现过高温自然发火征兆。枣庄柴里矿从推行无煤柱开采三年多来，也未发生过自然发火。

无煤柱开采对降低沼气涌出和沼气突出也有明显作用。据研究，在正确进行通风管理的情况下，无煤柱工作面回风流中的瓦斯含量与留煤柱工作面相比可以减少30～50％。沿采空区掘进风巷时，可以减少煤体中瓦斯涌出量。在我国六枝矿区，掘进时由于采用沿空掘巷而有效地解决了煤和沼气突出问题，保证了安全生产。

5．有利于改善矿井技术经济指标。由于无煤柱开采存在上述的一些优点，即多回收煤炭资源，节约支护材料，降低巷道维护费，减少掘进费用等，故导致矿井经济效果的改善。根据对13个矿务局15个典型矿井和采区所作的无煤柱开采经济效益分析，与留煤柱相比，沿空掘巷和沿空留巷随各矿具体情况不同，可使吨煤成本分别降低0.6～2元和0.45～4元，使矿井取得了良好的经济效益。

根据近几年来我国应用无煤柱开采所取得的经验和其未来的发展，煤炭工业部于1981年12月制订和颁发了《关于推行无煤柱开采的暂行规定(试行)》，要求在条件合适的煤层中推行。

掌握回采工作面两侧的压力分布规律，可以为合理选择巷道位置，设计支架结构，确定煤柱尺寸和停采线提供参数，并为无煤柱开采奠定理论基础。

根据现场实测和实验室研究分析，对采场两侧压力的分布状态初步得出如下结论：

1．回采工作面两侧的支承压力剧烈影响区，并不是在煤体边缘地带，而是远离煤壁有一定距离。长期以来，许多矿井普遍采用留8～25m煤柱来维护采区各类巷道，并没有根据工作面两侧压力分布规律合理选择巷道位置，从而造成煤柱尺寸不足，巷道处于支承压力高峰区，使巷道围岩变形大，支架损坏严重，增加巷道维修工程量和维修费用，这是留煤柱保护巷道时巷道仍难以维护的根本原因。如果煤柱尺寸留得较大，煤柱回收比较困难，一般回收率为40～50％，有的甚至无法回收，则造成资源损失严重。

2．在回采工作面两侧煤体边缘存在一个比原岩应力低的松弛区，

而且在回采工作面推进并经过相当时间以后，这个松弛区仍能较稳定地长期保存下来。如果将巷道布置在这种低压区内，则可以得到使巷道容易维护的效果，这是目前广泛推行的无煤柱护巷能取得成功的一个重要客观依据。

3．工作面两侧支承压力从开始形成到其向煤体深部转移和逐渐均化有一个时间过程。因此，要使沿采空区边缘开掘的平巷在掘进后保持稳定，必须在时间上避开未稳定的支承压力作用期，也就是应使沿空掘巷相对于上区段的回采工作有一个合理的滞后时间。这个合理的滞后时间，根据各矿具体条件不同可变化在3个月至1年左右。

无煤柱开采主要应研究采区平巷内的矿压显现。采区平巷由于受回采工作面采动影响，在从开始掘进到报废为止的整个服务期间，巷道内矿压显现的剧烈程度有所不同。根据许多矿井采区巷道支架受载、变形和损坏状况、巷道周边位移量，以及移动速度的观测等资料，按工

作面前后方受采动压力，影响的不同，可将其分为下述六个不同的矿

压显现带。

1. 掘进影响带。在开掘巷道时，岩层移动仅仅是由于掘进过程中围岩内发生的应力重新分布引起的。其移动性质和大小主要取决于围岩的物理力学性质和围岩中原岩应力的大小。通常，该带中的围岩移动是在巷道开始掘进时就立即产生的，而且在靠近掘进头0～5 m 范围内移动最大。在几天内，随巷道远离掘进工作面围岩移动速度就很快降低，一般在掘进工作面后方60～80m处围岩移动就已停息。

2. 不受采掘影响带，巷道开掘后，经过一定时期，围岩移动停息，即处于应力初次重新分布后的平衡状态。位于该带的巷道尚未受回采工作面的采动影响，所以通常在工作面前方60～150m以远，巷道围岩基本上处于稳定状态，顶底板移近速度一般在0.5mm/d以下。

3. 回采工作面前方采动影响带。该带长度对于不同自然条件变化较大。它主要取决于开采深度、围岩性质、煤层厚度等因素，一般

可以由20～30m变化到90～100m，其中受采动影响比较明显的是在工作面前方10m至20～30m处。该段内顶底板移近速度可以由每天几毫米到几十毫米。在远离工作面时，巷道支架一般无明显折损。当靠近工作面10余米时，采动压力影响较大，巷道支架就破坏严重。

4. 回采工作面后方采动影响带。回采工作面推过以后，直接顶垮落，老顶暂时承受上覆岩层重量，并将其重量传递到工作面前方煤壁和后方采空区冒落的矸石，以及工作面两侧的煤体和煤柱上。因此，一般在工作面后方采空区6～35m范围内形成卸压区，而在采空区两侧的煤体或煤柱上形成支承压力，其中采动影响表现最剧烈的地段通常在工作面后方15～20m处。该处顶底板移近速度可达20～30mm/d，甚至50～60mm/d。以后，随着远离回采工作面和采空区上覆岩层移动过程的稳定，采动影响也迅速趋向缓和，一般从工作面后方40～60m处开始，采动影响．明显变小，此时顶底板移近速度可降至3～5mm/d。在离工作面100 m以远的后方，围岩移动才趋于稳定。因此，一般评价回采工作引起的采动影响时，应考虑到回采工作面后方100m左右的矿压显现特征。

5. 采动压力影响稳定带。随着回采工作面推进，支承压力不断前移，上覆岩层也缓慢下沉，于是在工作面后方100m以远采动压力影响逐渐趋向稳定。据观测，在该带中的巷道顶底板移近速度可稳定在0.5～1.0mm/d左右，因而该带中的巷道可在较长时期内保持稳定状态。采动压力影响稳定带的持续时间与相邻上、下区段的采掘接替顺序有关。如果下区段不进行回采，则上述采动影响稳定也相应地保