——晋能控股集团研发应用特厚煤层小煤柱开采技术侧记

  前不久，在晋能控股集团塔山煤矿综采一队8117工作面作业现场，班长贾二旦正在有序组织生产。这是该矿开采的第5个小煤柱工作面。

  作为晋能控股集团主力生产矿井，塔山煤矿经历了从传统作业留设的38米区段大煤柱，到如今的6米小煤柱开采。相差的32米，可比一个篮球场地的长度。这其中究竟有怎样的蜕变过程？近日，笔者一探究竟。

  科学布置，缩小尺寸，缓解应力

  一般来说，3米到8米的区段煤柱统称为小煤柱。通俗理解，小煤柱留设技术就是把工作面的顺槽布置在相邻采空区的边缘。这样不仅可以提高资源回收率，而且将顺槽布置在低应力区，有利于巷道维护，保证了安全回采。目前，国内采用小煤柱井下作业并不鲜见，而该项技术落户于晋能控股集团则意义非凡。

  大同矿区煤层赋存复杂，双系煤层及特厚煤层开采普遍存在。晋能控股集团地处其间，开采厚煤层及18米至23米的特厚煤层的矿井比比皆是。

  以往，这些矿井作业往往留置煤柱38米，最大宽度可达43米。保守估算，每1000米煤柱损失的煤炭量为50万吨至100万吨。而小煤柱开采的优势正是通过科学布置，缩小煤柱尺寸，有效减小工作面煤柱集中应力影响，提升安全保障能力，提高煤炭资源回收率，延长矿井服务年限。

  从2012年起，晋能控股集团领导下定决心，攻克特厚煤层坚硬顶板小煤柱开采技术。于是，该集团开始了数年的研发及应用之路。

  在特厚煤层应用小煤柱开采技术

  针对坚硬顶板的特殊条件，研究人员开始了屡番测试。晋能控股集团选择在中厚煤层坚硬顶板条件的四台矿81215工作面51215回风平巷，试验小煤柱开采技术。

  该项技术实现了煤层群开采坚硬顶板条件下留设小煤柱护巷，改善了沿空巷道围岩的恶劣应力环境，减小了工作面沿空巷道围岩的变形，减少了冒顶、片帮等矿压事故。

  应用小煤柱开采技术后，四台矿412盘区东翼多采出原煤55万吨，使每米沿空掘巷所产生的直接经济效益达2106元。2016年，《四台矿煤层群开采坚硬顶板条件下留设小煤柱护巷技术研究》获得了山西省科技进步奖二等奖。

  首战告捷，研发团队更加信心满满。他们坚定步伐，研究试验在特厚煤层条件下应用小煤柱开采技术。

  作为晋能控股集团先进产能的主力生产矿井，塔山煤矿年产量在千万吨以上，主采3-5 号煤层的厚度在18米以上，沿用留置38米的大煤柱作业，是典型的特厚煤层作业矿井。因为地质环境复杂，国内尚未有小煤柱开采技术在特厚煤层条件下应用的先例。

  凭借四台矿中厚煤层小煤柱作业的牛刀初试，该集团率先以塔山煤矿为试点，进一步与河南理工大学合作，研发并试验特厚煤层条件下的小煤柱开采技术。

  试验小煤柱开采技术的作业现场选在塔山煤矿8204工作面。由于已有成功经验，研发团队通过对矿压理论、微震、数值模拟等进行分析，综合考虑巷道宽度、煤层厚度、煤柱变形情况等，确定在8204工作面留设6米小煤柱。

  伴随采煤机的智能截割，身形娇小的留置煤柱顶住了压力，8204工作面实现安全高效作业。相较38米的大煤柱，实施6米小煤柱开采，可有效减小回采过程中的临空动压影响，实现在源头避让压力，资源回收率可提高20%。

  小煤柱开采技术让“余粮”尽收

  塔山煤矿率先在18米至23米特厚煤层成功应用了6米小煤柱开采技术，为企业创造了高光时刻。2013年起，该项技术在晋能控股集团全面推开。

  作为小煤柱开采技术的领跑者，塔山煤矿已成功开采4个小煤柱工作面。截至2020年底，该矿已累计多采出煤炭511.91万吨。

  此外，同忻矿、麻家梁煤业等主力生产矿井的136个工作面，均实现特厚煤层的小煤柱开采，将煤柱从38米减至6米，使煤炭开采技术突破了“舒适区”。

  2021年，晋能控股集团具备条件的工作面均按要求进行了小（无）煤柱开采规划。规划回采的小（无）煤柱工作面有63座矿井、113 个工作面，预计可多回收资源903万吨。规划掘进的小（无）煤柱工作面有84座矿井、156个工作面。

  此外，随着小煤柱开采技术的持续优化，目前在晋能控股煤业集团直属矿井及直属子公司管辖矿井中，已有33座矿井的72个工作面逐步找到适合自身生产实际的小（无）煤柱开采技术实施方案，本年度预计可多产煤1827万吨。大同矿区回采率提高7%至9%，延长矿井服务年限5年以上。