＊肖雙中

（晉能控股煤業(yè)集團有限公司燕子山礦 山西 037037）

1.在掘、將掘小煤柱巷道情況

山4#層5208巷設計長度2698m，與8210工作面煤柱留設5m，斷面寬×高=5.0m×3.5m，鄰面8210工作面正在回采，預計2021年7月初停采，預計5月10日在巷道里程340m處采掘交鋒。巷道支護：頂錨桿6排，錨桿規(guī)格：φ22mm×2400mm，排間距=900mm×1800mm，與錨索交替布置，配長鋼帶4800mm×280mm×4mm；幫錨桿4排，錨桿規(guī)格：φ22mm×2400mm，配鋼墊片250mm×250mm×10mm；頂錨索6排，錨索規(guī)格：φ21.8mm×6300mm，排間距=1000mm×1800mm，與錨桿交替布置，配JW鋼帶3500mm×330mm×6mm。煤柱側噴漿厚度100mm。

C3#層5218巷設計長度2516m，與8216工作面煤柱留設5m，斷面寬×高=5.0m×3.5m，鄰面8216工作面2020年6月份回采結束，穩(wěn)定期10個月，巷道上覆為采空區(qū)，與上覆山4#層層間距為20-25m，巷道支護同山4#層5208巷。

2.影響安全掘進的因素

(1)臨空穩(wěn)定時間不足，巷道頂板不易控制

領面采空區(qū)穩(wěn)定時間不足，端部覆巖未形成穩(wěn)定結構，小煤柱沿空掘巷時，巷道易出現強礦壓，造成巷道變形嚴重，影響安全生產。

(2)存在巷道呼吸現象，臨面采空區(qū)易自燃

根據山西煤炭工業(yè)綜合測定中心對煤自燃傾向性鑒定結果：燕子山礦東區(qū)4#煤層自燃傾向性等級為Ⅱ級，屬自燃煤層，煤層最短自然發(fā)火期84天。燕子山礦東區(qū)3#煤層自燃傾向性等級為Ⅱ級，屬自燃煤層，煤層最短自然發(fā)火期83天。

觀測表明，采空區(qū)中含有CH4、CO2、O2、N2等氣體成分。8216采空區(qū)CH4濃度1.7%-3.0%，CO2濃度6.0%-8.3%，O2濃度3%-4%。綜合8216采空區(qū)氣體成分綜合分析：若留設小煤柱，當相鄰的工作面開采時，有可能通過隔離小煤柱裂隙，回采過程中為相鄰采空區(qū)提供動態(tài)供氧條件，為煤炭的氧化與升溫創(chuàng)造了條件。

(3)煤柱裂隙發(fā)育，瓦斯易涌出

燕子山礦為低瓦斯礦井，依據2020年瓦斯等級鑒定結果為燕子山礦為瓦斯礦井。礦井瓦斯絕對涌出量為24.02m3/min，二氧化碳絕對涌出量為30.45m3/min；瓦斯相對涌出量為2.34m3/t，二氧化碳相對涌出量為2.97m3/t；采煤面最大絕對瓦斯涌出量為1.87m3/min；掘進面最大絕對瓦斯涌出量為0.31m3/min。3#層8216工作面走向長度為2450m，傾斜長度為180m，平均采高6.5m。該工作面于2020年6月回采結束。山4#層8210工作面走向長度為2750m，傾斜長度為180m，平均采高6.5m。該工作面于2021年6月回采結束。沿空掘巷期間來自采空區(qū)浮煤、煤壁及圍巖等處的瓦斯有可能通過小煤柱裂隙泄漏。

(4)煤柱裂隙發(fā)育，鄰面采空區(qū)低洼處積水易涌出

采空區(qū)巷道低洼處易積水，小煤柱沿空掘巷因煤柱裂隙發(fā)育，若探放水不及時，采空區(qū)積水易通過煤柱涌出。

(5)臨面硐室處煤柱較小，存在貫通可能

小煤柱沿空掘巷工作面遇臨空皮帶頭硐室、絞車硐室等，沿空巷道與硐室間的煤柱寬度僅剩2～3m，上區(qū)段工作面回采期間未對硐室進行充填、封閉等處理，調車硐室內的水、火、瓦斯會給小煤柱工作面帶來安全隱患，須對臨空調車硐室采取注漿充填等技術措施確保安全生產。

3.治理措施

(1)頂板方面

①巷道圍巖監(jiān)測。錨桿錨索測力計：對小煤柱沿空巷道，按照50m一組安裝錨桿錨索測力計，并安排專人進行定期觀測，錨桿錨索受力出現增大現象及時制定相應措施。位移監(jiān)測：巷道定點進行圍巖位移監(jiān)測，掌握頂板移近量，兩幫移盡量變化規(guī)律。頂離觀測：加強日常頂離觀測，全部觀測記錄統(tǒng)計成冊，分析頂板離層變化規(guī)律，并對頂板離層處及時進行鉆孔窺視，采取相應加強支護措施。

②施工卸壓槽。在小煤柱沿空巷道底板施工卸壓槽，通過破壞底板結構、預留變形減弱巷道圍巖礦壓顯現強度。卸壓槽預留了一定的變形空間，能有效吸收巷道底板的水平變形和下部底板的隆起變形，從而減小巷道變形和破壞。

③局部卸壓孔。在局部出現強礦壓區(qū)域進行鉆孔卸壓，人為破壞圍巖結構，促使圍巖裂隙發(fā)育、塑性區(qū)擴展，將高集中應力向圍巖深處轉移，在圍巖破壞的過程中使高應力得到釋放，從而緩解局部巷道強礦壓顯現，保證巷道圍巖穩(wěn)定。

④切頂卸壓。綜放面端部結構影響著側向支承壓力分布，切頂卸壓可改變綜放面端部結構特征及應力分布規(guī)律，減小端部上覆堅硬巖層懸頂面積，縮短端部結構穩(wěn)定時間。切頂卸壓就是在工作面前方回采巷道實體煤側布置切頂鉆孔，對工作面頂板進行超前預裂切縫，使頂板沿預定方向產生切縫，切斷巷道頂板與實體煤側堅硬頂板之間的力學聯(lián)系。隨工作面推進，采空區(qū)頂板沿切縫垮落，大幅減小頂板在采空區(qū)側的懸露面積，使側向支承壓力峰值降低并向煤體深部轉移，有效增加側向支承壓力降低區(qū)范圍，同時縮短綜放面端部結構穩(wěn)定時間，為沿空巷道掘進創(chuàng)造良好的應力和時間環(huán)境。

⑤破碎煤體注漿加固。小煤柱沿空巷道在采掘擾動及斷層等地質構造影響下局部煤體破碎，導致煤柱穩(wěn)定性下降、錨桿（索）錨固力不足，在采動影響下巷道變形量大幅增加，礦壓顯現明顯。對破碎煤體注漿加固可提高巷道圍巖強度和承載能力，改善錨桿、錨索錨固效果，從而提高巷道圍巖穩(wěn)定性。

⑥采掘交鋒措施。交鋒相距100m時巷道停掘加強支護，并進行礦壓觀測，交鋒后根據礦壓顯現情況至少200m后方可繼續(xù)掘進；交鋒位置前50m和交鋒位置后200m支設單體柱三排，其中兩排跨過皮帶靠煤柱側布置。隨著8210工作面向前移動，單體柱循環(huán)向外移動。

(2)氣體治理

①煤柱側噴漿，降低巷道與采空區(qū)間的“氣體呼吸”現象。小煤柱沿空掘巷時，對巷道中線至小煤柱側實施噴漿，噴漿厚度100mm，初噴不得滯后于工作面50m，復噴不得滯后于工作面100m，以降低氧氣通過小煤柱裂隙進入采空區(qū)的可能。

②加強巷道氣體監(jiān)測監(jiān)控。按規(guī)定安設各類監(jiān)控傳感器，監(jiān)測沿空巷道內瓦斯、一氧化碳濃度，必要時可在臨空硐室等小煤柱寬度變化和破碎區(qū)域下風側安設甲烷傳感器；必須定期對監(jiān)控傳感器進行調校，定期對閉鎖功能進行測試，確保傳感器靈敏，設備功能可靠；沿空巷道回風流中瓦斯?jié)舛瘸^1.0%時，必須停止工作，撤出人員，切斷工作面電源，采取措施，進行處理。小煤柱沿空掘巷工作面掘采期間，連續(xù)監(jiān)測采空區(qū)遺煤自然發(fā)火標志性氣體濃度，若濃度上升須采取措施，抑制遺煤氧化自燃。

③煤柱側鋪設注氮管路。小煤柱掘進工作面掘進期間應在煤柱側鋪設注氮管路，注氮管路不得滯后工作面100m，一旦發(fā)現鄰近采空區(qū)有一氧化碳氣體上升現象，應采取措施，向鄰近采空區(qū)實施注氮，消除自然發(fā)火隱患。

④加強鉆孔管理及氣體檢測。加強掘進巷道內各類鉆孔的封孔管理，防止瓦斯等有毒有害氣體泄漏。對連通上覆采空區(qū)的各類措施孔，使用完畢后必須及時按封孔設計進行封孔，確保封孔質量。

⑤臨面硐室及時充填。小煤柱沿空掘巷鄰近工作面回采過程中，必須對小煤柱側各硐室進行充填處理，避免在小煤柱寬度變化區(qū)域形成破碎區(qū)域，并在掘進期間需探測調車硐室實際位置。

⑥加強日常巡查管理。瓦斯檢查工必須嚴格執(zhí)行瓦斯巡回檢查制度和請示報告制度，并及時通風、調度匯報。小煤柱沿空掘巷工作面掘進期間，密切關注巷道與采空區(qū)的壓差變化。小煤柱沿空掘巷工作面掘進期間，應加強巷道內氣體檢測，一旦檢測到漏風點及漏風通道，必須及時向通風調度及礦調度匯報情況。相關部門應根據發(fā)現的漏風點性質，采取相應的封堵措施。

⑦加強局部通風機及風筒管理，保證風量充足。小煤柱掘進工作面局部通風供風量必須充足，能夠滿足稀釋甲烷、二氧化碳等氣體，并加強日常風筒管理；安設兩臺同等能力的局部通風機，實現“三專兩閉鎖”和“雙風機、雙電源”自動切換，每天進行一次自動切換試驗；嚴格工作面供電管理，杜絕局部通風機無計劃停電停風；局部通風機出現停止運轉后，必須經瓦檢員檢測氣體符合規(guī)定后，方可人工開啟。

4.防治水方面

針對小煤柱掘進工作面防治水工作，主要為超前探放水，從以下三個方面開展：

（1）物探。采用瞬變電磁探測法和直流電法井下超前物探，探測巷道前方100m范圍內的低阻體異常區(qū)以及分布范圍，對于物探報告中的低阻區(qū)域要鉆探驗證安全后方可繼續(xù)掘進。

（2）鉆探。對于小煤柱掘進工作面一是有掘必探設計，保證工作面在安全可控的范圍內掘進。二是探測相鄰采空區(qū)低洼積水區(qū)域，根據巷道底板標高勾畫積水區(qū)域，劃定“三線”，超前30m施工鉆孔探測積水區(qū)，保證相鄰采空區(qū)內積水標高不得高于本巷1m。鉆孔如探通有水，按規(guī)定安裝照閥門和返水彎頭；如探通無水，要繼續(xù)施工鉆孔再次驗證是否有積水。

鉆孔放水期間要加強水量監(jiān)測和氣體監(jiān)測，鉆孔放水結束后，要對比預計積水量和實際放水量之間的差距，必要時補充鉆孔探放，防止鉆孔堵塞造成積水放完的假象發(fā)生。

（3）化探。對探放出的水進行化學分析，把水化學分析加入我們數據庫中，進行比對分析。確定出水來源，分析是否有補給，為后續(xù)工作開展做好基礎工作。

5.結語

燕子山礦通過對山4#層5208巷、C3#層5218巷小煤柱沿空掘巷采取以上措施，巷道頂底板移近小于100mm，氣體未發(fā)生過超限，采空區(qū)積水累計排放12300m3，各類管控措施管控有效，巷道日進7-8m，有力的保障礦井的生產銜接。為集團公司其他礦井的小煤柱的正常掘進提供重要參照，具有較大的社會經濟效益。