浅谈特厚易燃媒层水平布置巷道无煤柱开采技术

无煤柱开采技术发展现状及改进建议作者：吴玉意来源：《商情》2017年第35期[摘要]本文就无煤柱开采技术的技术发展历程及现状进行了梳理。

目前，应用较多、具有代表性的无煤柱开采技术有柔模混凝土沿空留巷技术、高水材料沿空留巷技术、模板支架混凝土沿空留巷技术、钢管混凝土沿空留巷技术及切顶沿空留巷技术，分别对上述5项技术进行了介绍，还介绍了沿空掘巷目前的进展情况。

针对当前无煤柱开采技术中存在的问题给出了改进建议。

[关键词]无煤柱开采沿空留巷沿空掘巷无煤柱开采是提高煤炭资源回收率，减少巷道掘进量，改善巷道维护，治理瓦斯超限，有利于矿井安全生产和改善矿井技术经济效果的一项先进煤炭开采工艺。

推行无煤柱开采，不仅对生产矿井进行技术改造、缓解采掘紧张关系和延长矿井寿命具有现实意义，而且也是使煤炭企业改善安全生产条件和技术经济指标，降本增效的重要途径。

无煤柱开采包括沿空留巷无煤柱开采和沿空掘巷无煤柱开采。

沿空留巷是在回采工作面后方靠采空区侧用特殊的方式将采过的巷道保留下来为下一个工作面服务，边采边留巷；沿空掘巷是在采空区冒落压实后，在采空区边缘掘进巷道。

沿空留巷减少了煤柱和巷道，沿空掘巷减少了煤柱但不减少巷道。

一、无煤柱开采技术发展阶段我国无煤柱开采最早可追溯到建国初期，大体经历了以下四个发展阶段：第一阶段：20世纪50年代至60年代，初期自发应用阶段。

无煤柱开采的雏形早在50年代初期就出现，最初是在一些薄煤层中采用矸石代替煤柱来维护上区段顺槽，而作为下区段的回风顺槽，如枣庄、峰峰、淄博等矿区都有应用。

60年代初期，我国部分矿井开始有计划的取消区段煤柱的试验。

峰峰矿务局各生产矿井先后在大煤工作面采用单巷布置，对回风顺槽实行沿空掘巷，以取消采区隔离煤柱。

此时，无煤柱在我国开始兴起，但未能总结和推广。

第二阶段：20世纪70年代至80年代，宣传试用阶段。

我国广泛宣传和试用无煤柱开采技术，带来了明显的经济效益和社会效益，使这项技术的先进性和合理性很快得到了公认，此期间全国统配煤矿采用沿空掘巷和沿空留巷的工作面数量累计达到2156个，无煤柱开采产量累计达2.8亿吨。

浅谈特厚易燃煤层水平布置巷道无煤柱开采技术【中图分类号】tu185【文献标识码】a【文章编号】1674-3954（2011）02-0147-01一、提出无煤柱开采的技术依据。

1983年首先在—50北18层采区提出水平布置巷道无煤柱开采，主要技术依据有以下四点：1、受上分段巷道布置的影响。

上分段（+15水平18层)采区巷道布置：上头留设梯形煤柱，回风道为铅垂布置。

下头溜子道为水平布置，总机道高2m。

很大程度上决定了本分段上头回风道也必须是水平布置，如留设梯形煤柱，回风道用铅垂布置时，阶段煤柱损失量大，达72万t，18下层最后一个分层阶段煤柱斜长达56m，在技术经济上极不合理。

18层分上，下层分别留设梯形煤柱，铅垂布置回风道，阶段煤柱损失量也很大，18下层最后一个分层阶段煤柱斜长也达36m，并对采区开采防火不利。

如果采用水平布置回风道，留设水平煤柱，对采区开采防火也极不利，当开采到18下层时，18上层的水平阶段煤柱将全部冒落破坏，在采空区内工作面上中部的上方形成煤炭大堆积，这是自燃发火的极大隐患，而且一旦发火又难以消灭。

因火源点在已采区的上部层位，在采空区的浮岩中，泥浆很难灌到火点处。

因此，回风道留设梯形或水平煤柱的布置方式，都是不可取的，针对丢煤多，防火难的两个致命点，提出水平布置巷道无煤柱开采。

2、上分段开采及防火灌浆情况。

上分段+15北18层采区，走向550m，开采11个分层，开采时间长达5a，采区开采结束时，没残留高温发火隐患点，并做了彻底封闭。

全区总灌浆量达3.45万立方来，18下层平均灌浆系数为3.2％。

因煤层倾角在35度左右，泥浆分布比较均匀，尤其是在开采中增加采空区灌浆量，在灌浆工艺上采取很多技术措施，极大地加强了工作面下半部溜子道处的灌浆量，因此，为下分段回风道沿空掘进提供了安全可靠的技术条件，并能最大限度地减少百米巷道漏风率，也为采区防火创造了有利条件，这是提出无煤柱的主要依据。

特厚煤层动压巷道护巷煤柱合理宽度研究雷银豹;晋智毅【摘要】针对某矿9＃煤特厚煤层9－704综放工作面动压巷道在本工作面回采过程中，出现变形量过大难以控制的问题，采用理论分析、数值模拟及现场变形实测等手段对特厚煤层综放工作面区段动压煤柱应力分布和动压巷道变形进行研究。

极限平衡法表明在该条件下动压巷道护巷煤柱宽度不应小于24.5 m．数值分析表明，煤柱宽度大于26 m时能够较好地控制煤柱的应力及变形，最终确定该动压巷道护巷煤柱宽度为26 m．现场实测表明，动压巷道变形过大的原因在于护巷煤柱留设宽度过窄。

动压巷道护巷煤柱宽度的计算必须考虑煤柱沿相邻工作面采空区方向及本工作面方向塑性区的宽度。

该研究对类似条件下动压巷道护巷煤柱的留设宽度具有一定借鉴意义。

%Limit equilibrium method shows that pillar width for roadway maintenance in dynamic pressure road -way should't be less than 24.5 m.Numerical analysis shows that it can better control the stress and deformation of coal pillar when the coal pillar width is greater than 26m.Ultimately determines the pillar width for roadway maintenance in dynamic pressure roadway is 26 m.The field measurement shows that the deformation of dynamic pressure roadway is too large because of the coal pillars width is too narrow .For the similar condition , the width of coal pillar has cer-tain reference significance .The calculation of pillar width for roadway maintenance in dynamic pressure roadway must consider the width of plastic zone along the direction of nearby working face goaf and the working face .The study has a certain reference significance forunexploited coal width for roadway maintenance in dynamic pressure roadway under the similar condition .【期刊名称】《山西焦煤科技》【年(卷),期】2016(040)002【总页数】4页(P23-26)【关键词】特厚煤层;综放开采;动压巷道;采动变形;煤柱宽度;极限平衡法;数值模拟;现场变形实测【作者】雷银豹;晋智毅【作者单位】霍州煤电集团庞庞塔煤矿，山西临县 033200;霍州煤电集团庞庞塔煤矿，山西临县 033200【正文语种】中文【中图分类】TD353·试验研究·回采巷道护巷煤柱的留设宽度是采矿工程中一项重要的课题，留设宽度过大，容易造成资源浪费；留设宽度过小，容易造成巷道失稳，进而影响安全以及高产高效开采。

煤层群或厚煤层分层开采时区段平巷布置方式图示
优缺点适用条件方式图示
优点：当开采厚煤层时，下分层近水平煤层或
巷道沿假顶掘井，方向易掌握，顶压较小，维护条件好；各分层工作面长度基本相同，有利于采倾角小于10°的缓倾斜煤层
区（盘区）均衡生产
缺点：对上分层巷道处的假顶铺
设质量要求严格，否则下分层巷
道不好掘进和维护；分层间采用
垂直眼联系时，掘进和运料不方
优点：巷道维护条件好；下分层近水平煤层或
巷道在假顶下掘进易于掌握方向缺点：分阶段煤柱较大，特别是当分层数目多时
缺点：下分层巷道处于固定支承压力范围处，维护困难；在下分层工作面的上、下出处没有人工假顶；采煤和支护均较复杂;；倾角小于15°的缓倾斜煤层
煤柱尺寸较大
煤炭可自溜，材料需要提升其他有关问题
通盘考虑选取
内
迭
图注1-区段运输平巷；2-区段回风平巷
优点：各分层工作面长度基本保持不变；；避免污风下行；减少 辅助运输环节，运输及行人方便 缺点运送煤炭的联络煤门或石门内需要铺设输送机，增加运输环节
煤炭可自溜，材料可水平运送
煤层倾角大于 15°，由于无下 行风，也适用 于开采瓦斯大 的煤层
布置方式较 多，根据具体 的地质条件， 分阶段集中平 巷的使用以及
错。

325煤矿是人类在开采含煤地层时所挖掘的合理空间，一般分为井工和露天煤矿。

煤是最主要的固体燃料，也是可燃性有机岩。

采煤方法种类很多，主要分为壁式和柱式两大类。

要想达到煤炭资源可持续发展，企业要想增加经济效益，就必须结合现代化技术和方法进行采煤，并根据实际情况合理利用。

只有这样，才能保证煤炭开采效率最佳，也能保障开采过程中的安全性。

这不仅关乎着企业的发展，也关乎着国家的发展进程，影响着国家的综合国力。

1 影响采煤方法与及技术的因素煤矿是人类在富含煤炭的矿区开采资源的区域名称，一般分为井工和露天。

井工煤矿指煤层离地表较远且向地下开掘巷道；露天煤矿指煤层距地表很近且直接剥离地表土层。

煤是一定地质年代的植物在适宜的地质环境下，逐渐堆积并埋没在水底或泥沙中，经过漫长的天然煤化形成的。

采煤指把煤炭从地下或地表分离并运离现场的过程。

煤炭资源一般呈层状分布，范围广，储量大，较脆、切割易破碎，在开采过程中容易存在水、火、瓦斯等危害。

煤炭开采方式分露天和地下两种，一般机械化较高，少数采用水力。

采煤过程中随着开采而导致的围岩应力重分布，使围岩、煤层以及人工支撑物变形、塌落等，甚至会导致地表发生沉降，直接影响开采项目和地表建筑物的稳定性及安全性，也会对工人的生命安全造成威胁。

煤矿开采还会带来水污染、植被破坏、二次扬尘等不良环境影响。

煤炭资源的开采方法和技术也随着科技的进步而不断发展着，为开采的效率和质量以及项目的安全性提供了做大的保障。

1.1 经济想要进行煤矿开采，那么就必须考虑经济因素。

在开采前必须计划化开采所使用的方法与技术、开采所使用的机械、工具、开采的进程步骤以及需要多少人员等，根据这些大概计算出开采所需要花费的经济成本，再对比预计可以开采出的煤量所带来的经济收入，保障有较可观的经济效益收入，不至于入不敷出。

对开采大致情况知晓，也能提前规划选择适当的开采方法与技术，尽可能的降低成本同时也能提高开采效率。

1.2 技术水平煤矿采煤的技术水平主要涉及工人和装备及设备两方面。

特厚煤层综放开采技术的经济效益分析林海(开滦(集团)唐山矿业分公司河北唐山063000)摘要:本文介绍了开滦集团唐山矿业分公司采用特厚煤层综放开采高产高效综合配套技术,与传统的综合机械化厚煤层分层开采技术在工程量、煤柱损失、材料费用、用工费用等方面进行的经济效益分析,为高产高效矿井模式提供了成功经验。

关键词:特厚煤层;综放开采;经济指标　中图分类号:F407121　文献标识码:B 文章编号:1006-0898(2006)03-0051-031　前言近年来,综放开采之所以成为我国高产高效矿井建设的重要技术途径,是因为它不但符合我国国情(厚煤层产量占煤炭总产量的41%),而且较厚煤层分层开采具有明显的技术和经济优势。

它可使工作面单产成倍的增长,有利于防止煤炭自然发火,掘进率低,搬家次数少,吨煤设备、材料费用低,是一种高产、高效、安全、低耗的采煤方法。

开滦唐山矿业公司从2001年在铁二区确立《10m 特厚煤层综放开采高产高效综合配套技术的研究与应用》,先后在T 2195、T 2192、T 1491等工作面推行。

试验期间共产出原煤560万t ,最高日产量达到7000t ,取得了明显的技术经济效益。

下面将从几个方面阐述10m 特厚煤层综放开采高产高效技术与传统的综合机械化厚煤层分层开采技术的效益情况。

2　工作面及巷道布置与倾斜分层开采比较2.1　主要工程量比较《10m 特厚煤层综放开采高产高效综合配套技术的研究与应用》在唐山矿铁一区、铁二区推广应用后,其工作面及巷道布置工程量见表1。

表1　工作面及巷道布置工程量名称项目工作面的个数工程量/m 直接成本/元m -1合计/万元巷道维修/元m -1分层-综放的效益∑(万元)铁一区综放5157701175.751854.16分层15(3)314001138.53574.89832.1铁二区一采区综放6187671175.752206.53分层24(4)500451138.55697.621326.199913127铁二区二采区综放4156141175.751835.82分层12(3)312001138.53552.12826.8 工作面的个数由分层的51个减少到15个,其巷道工程量由分层的112645m 减少到50151m ,节省工程量62494m ,节约资金9913.27万元。

无煤柱开采沿空留巷防止漏风的安全技术措施无煤柱开采技术已广泛被应用，它是一项提高回采、减少掘进工程量、保证接续、提高工效、降低成本的即安全又经济的有效开采工艺。

但是通过回采实践过程揭露一些不容忽视的问题，即，在有自燃倾向性煤层中采用该各开采工艺时，往往由于沿深留巷过程中漏风问题解决不好，造成采空区，开切眼上。

下顺槽，最终停采线漏风而自然发火，特别是在厚煤层中分层采和放顶煤开采时，采空区自然事故出现的几率更高、更明显。

为减少漏风稳定系统、抑制自燃发火方面做如下几方面的安全技术。

一、水砂充填带隔离采空区这种防火工艺就是在采煤过程中随即将开切眼附近，采面后部的上下顺或者左右上山依次充填，工作面回采完后将停采线附近予以充填。

如图1所示，最后用一个充填将采区予以封闭，起着一种隔离煤柱的作用。

充填带的宽度开切眼和停采线处一般为10宽，上下顺槽或上山则随该井巷的宽度而定。

开切眼和停采线处充填带的充填工艺和正常开采时充填法相同，上下顺槽或上山的充填工艺和一般巷道包帮灌浆充填相似。

这种水砂充填方法工艺简单，在有水砂充填的矿井无需增添设备，无水砂充填系统的矿井，只需添置砂浆泵和管材即可。

二、可塑性胶泥堵漏风如图2。

当两个前进式工作面（综采工作面）回采完成后，留出了两条沿空巷道，第三个后退式回采工作面就自然地形成。

为防止此两条沿空巷风流漏入采空区而引起煤的自然发火，应采用一种半塑性不凝固的胶泥，将胶泥压入采区矸石堆的缝隙中，胶泥与矸石堆能很好胶结，形成了一片4米宽的矸石墙。

这样在沿空巷道采区的一侧形成了一个不透气的隔离带，阻止了风流漏入老空区。

这种半塑性、不凝固胶泥与矸石胶结合当巷道动压来临时，随着巷道变形而变形，不会形成新的裂隙而漏风。

三、喷涂塑料泡沫防止漏风为防止巷道风流漏入采空区引起自然发火普遍采用常温凝固的塑料泡沫喷涂到密闭上、巷道壁上、形成厚度为20~30厘米的闭孔泡沫塑料层。

这种泡沫塑料一般都具有难燃、抗静电、耐压、不透气的特性。

创新开采技术 建设绿色矿山——“长壁逐巷胶结充填采煤技术”助力煤矿产业持续发展内蒙古赤峰市西拉沐沦（集团）投资有限公司董事长 岳国军岳国军，男，1962生，高级经济师，硕士学位，2005年起任赤峰西拉沐沦（集团）投资有限公司董事长。

曾被赤峰市委统战部、赤峰市工商联合会评为“中国特色社会主义建设事业优秀建设者”“光彩事业先进个人”，被内蒙古自治区评为“五一劳动奖状获得者”，被中国民营科技促进会评选为“改革开放三十年中国民营科技创新发展作出杰出贡献的优秀企业家”。

引子赤峰西拉沐沦（集团）投资有限公司位于内蒙古赤峰市元宝山区，从事煤炭生产、销售；矿山充填工程；固废物处理利用工程；技术推广、技术转让、技术服务、技术咨询；胶结充填材料生产、销售等业务。

集团公司下辖内蒙古晨德建设工程有限公司、公格营子煤矿、赤峰市元宝山区古山镇第一煤矿。

公格营子煤矿和古山煤矿于2008年率先采用自主研发的固废膏体充填技术进行全采全充开采，实现了高采出率、高充实率、低下沉率资源开采的目标；相关技术成果在2012年和2016年分别获得了内蒙古自治区科技进步三等奖和一等奖，并荣获国家发明专利两项、实用新型技术专利两项、软件著作版权一项。

集团公司是国内最早将煤矿膏体充填开采技术研发成功的企业，不仅拥有国内最早的两项膏体充填技术国家授权发明专利，也是目前国际上唯一一家拥有特厚煤层分层充填开采技术并拥有最长充填生产实践的公司。

目前，集团公司所属矿区“屋舍俨然”，四周“青山绿水”，井下采区成为“上下不留煤皮，左右不留煤柱”的绿色技术样板，为建设安全、高效、环保的绿色矿山开辟了崭新途径。

集团公司膏体回填矿层采区技术荣誉满满2023年4月14日，我们集团获得了“一种矿井巷道安全用充填帷幕”，以及“一种煤矿安全生产通风风门结构”的专利授权，这是继2017年矿井“采掘充一体化采煤方法”，2011年矿井“胶结充填工艺技术”等专利授权后的新成果。

到目前为止，我们共获得了12项专利授权，其中软件著作权1项，发明类2项，实用类9项，在充填开采这条路上，已经走过了十六年。

煤炭开采技术序号采煤方法体系整层与分层推进方向采空区处理采煤工艺适用条件l单一走向长壁采煤法壁式整层走向垮落法综采、普采、炮采薄及中厚煤层2单—倾斜长壁采煤法壁式整层倾斜垮落法综采、普采、炮采缓斜薄及中厚煤层3刀柱式采煤法壁式整层走向或倾斜煤柱支撑法普采、炮采顶板坚硬的缓斜薄及中厚煤层4大采高一次采全厚采煤法壁式整层走向或倾斜垮落法综采缓斜5 m以下的厚煤层5倾斜分层走向长壁下行垮落采煤法壁式分层走向垮落法综采、普采、炮采缓斜、倾斜厚及特厚煤层6倾斜分层倾斜长壁下行垮落采煤法壁式分层倾斜垮落法综采、普采、炮采缓斜、倾斜厚及特厚煤层7倾斜分层走向长壁上行充填采煤法壁式整层走向或倾斜充填法炮采缓斜、倾斜特厚煤层8放顶煤采煤法壁式整层走向或倾斜垮落法综采为主缓斜5m以上的厚煤层9水平分段放顶煤采煤法壁式分层走向垮落法综采为主急斜特厚煤层10水平分层、斜切分层下行垮落采煤法壁式分层走向垮落法炮采急斜厚及特厚煤层11爱护支架采煤法壁式整层走向或倾斜垮落法炮采、风镐急斜中厚及厚煤层12台阶式采煤法壁式整层走向垮落法炮采、风镐急斜薄及中厚煤层13仓储巷道长壁采煤法壁式整层走向为主垮落法炮采急斜薄及中厚煤层14水力采煤法柱式整层走向或倾斜垮落法水采不稳固煤层倾斜、急斜煤层等15柱式体系采煤法柱式整层走向或倾斜垮落法炮采非正规条件回收煤柱。

浅埋深特厚煤层小煤柱沿空掘巷强力支护技术研究摘要：我们通过分析某煤矿浅埋深特厚煤层地质条件，采用了数值模式分析与工程类比的方法，得出该煤矿沿空掘巷护巷煤柱宽度为9m，并以此为依据，制定了该煤矿小煤柱沿空掘巷护巷的基本支护思路。

这种施工方案，不仅能够保证整体的安全可靠，同时还有效地对脆弱的重点部位进行了有效地防护，实现了经济效益与生态效益相结合的开采方式。

不仅如此，还通过了实践施工的方式，检验了小煤柱沿空掘巷护巷强力支护技术方案并进行了现场实践的可行性，充分地实现了巷道挖掘工作与工作面回采期间运输巷围岩的稳定与安全。

关键词：浅埋深；特厚煤层；小煤柱；沿空掘巷；支护技术引言：随着我国社会的不断发展，人耳目对矿压的认识也越来越深入，并且结合矿压力的实际实际情况，有效地采取了小煤柱沿空掘巷技术。

这种施工技术有效地减少了煤柱的尺寸，同时也节约的资源的使用，同时也创造了更多的经济效益。

在实际的开采过程中，由于煤柱的尺寸不断缩小，对于巷道围护问题也随之出现，围岩变形量加大，进而出现较大的破坏情况，如果在实际开采过程中不规范或者是操作不当的情况，就会对正常的开采生产产生严重的影响。

基于此，我国结合小煤柱沿空掘巷围岩控制技术，组织了相关的技术人员进行深入的研究和分析，并且取得了理想的研究成果。

我们通过对研究成果进行分析，得出小煤柱沿空掘巷围岩控制技术的主要核心在于提高支护体系强度，进而提高了巷道围岩的承载能力，有效地提高了挖掘的精度，同时也保证了挖掘的安全性，对于我国煤矿的开采有着重要的意义和作用。

一、工程概况通过调查我们发现，某煤矿一号井的煤层的厚度为9.85—12.22m，煤层的埋深大约在249m，煤矿的抗压强度大约为25Mpa，结构的缝隙发育不显著，但是，完整性比较好。

直接顶以粉砂质泥岩为主，厚度大约在0.69—15.26m，平均厚度大约是在3.5m。

该地的岩石主要是以细砂岩为主，地层主要则是以泥岩为主要结构，厚度为1.27—3.45m平均的厚度大约是在2.01m左右。

吉宁矿厚煤层无煤柱自成巷110工法关键技术研究及应用摘要：无煤柱“110 工法”作为煤炭开采工艺上又一项重大技术变革，能够有效提高回采率，减少资源浪费，降低掘进率，缓解矿井接续紧张的局面等突出优势，具有划时代的重要意义；由于该工艺实施难度大，目前国内该项技术尚未得到广泛推广应用；本文以吉宁矿综采工作面无煤柱“110工法”工业试验为例，分析其在应用过程中遇到技术难题及解决方法，为该项技术的实施推广积累了一些宝贵经验。

关键词：无煤柱；110 工法；留巷；支护技术山西华晋吉宁煤业有限责任公司所采用的留设煤柱开采技术引发了诸如巷道围岩大变形、资源浪费、掘巷成本高、返修成本高等问题。

针对以上问题，提出了高瓦斯厚煤层复合顶板切顶卸压无煤柱自成巷开采方法，研究成果将从根本上解决巷道围岩大变形、资源浪费、掘巷成本高、返修成本高等问题。

一、110工法原理切顶卸压无煤柱开采技术概括为“切得开、拉得住、支得好、下得来、护得住”，即:采用爆破预裂技术切开顶板形成短臂梁，利用恒阻锚索和配套的滞后支架技术控制顶板下沉量，用U型钢挂网挡矸形成巷帮，通过采用自动在线监测技术实现对综采作业过程中矿压情况的及时监测和预警，在实际使用过程中主要分为以下几个工序：1)工作面回采前，在预留巷道超前施工恒阻锚索主动补强支护，并沿巷道肩角施工切顶眼，进行爆破切顶预裂，保证回采后顶板及时卸压形成短臂梁，减小了顶板压力。

2)工作面采过后，及时在矿压未稳定区支设门架进行被动临时支护，以控制顶板下沉变形，并沿切缝线挂网、支设U型钢进行挡矸护帮，保证采空区顶板垮落后，沿切缝断裂、充填成新巷帮。

3)留巷区顶板卸压、巷道稳定后，采用门架搬运车整体回撤、搬移、支设门架，既提高了支护效率和安全保障，又降低了职工劳动强度。

4)留巷压力稳定回撤门式支架后，人工定点对成巷段巷道规格、有毒有害气体进行定期监测、分析，确保安全。

110工法主要包括了NＲP恒阻锚索支护技术、顶板定向预裂切缝技术、挡矸护帮临时支护技术、远程实时在线自动监控技术4个部分，有效提升综采作业过程中的安全性和经济性，高效综采水平的进一步提升。

第 54 卷第 3 期2023 年 3 月中南大学学报(自然科学版)Journal of Central South University (Science and Technology)V ol.54 No.3Mar. 2023矿压峰值点极限和无煤柱末采技术研究乔建永1, 2，王志强1，李廷照1(1. 中国矿业大学(北京) 能源与矿业学院，北京，100083；2. 北京邮电大学，北京，100876)摘要：按照地下资源“连续开采”的技术思路，提出工作面推进方向的无煤柱末采技术中的关键科学问题。

首先，在系统分析实体煤内部应力极限平衡模型的基础上，利用克希荷夫定律，推导弹性区支承应力分布表达式，建立新的复合力学模型；其次，运用复分析几何理论中的共形映照方法，阐述无煤柱连续开采条件下大巷“先加载—后卸载”力学特征，并建立共形数学模型，同时，基于黎曼映照定理和Schwarz-Christoffel 定理，推导末采煤柱矿压载荷峰值点极限定理；最后，在大巷超前复合力学模型、共形数学模型的基础上，构建“末采无煤柱贯通巷道补强支护—防漏风—液压支架贯通大巷切顶—支架回撤”的新技术，并对比工作面超前支承压力影响范围和峰值点位置的现场实验测量结果与理论模型计算结果。

研究结果表明：实测结果在理论计算结果区间内，证明复合力学模型有效，且采用新技术的末采巷道的现场位移满足无煤柱末采技术的工艺条件，也为无煤柱末采技术现场应用提供更完善的理论依据。

关键词：连续开采；煤柱；支承应力；共形映照；黎曼映照定理中图分类号：TP028.8 文献标志码：A 开放科学(资源服务)标识码(OSID)文章编号：1672-7207（2023）03-0880-15Research on limitation of peak points of ground pressure andtechnology in non-pillar final mining methodQIAO Jianyong 1, 2, WANG Zhiqiang 1, LI Tingzhao 1(1. School of Energy and Mining, China University of Mining and Technology(Beijing), Beijing 100083, China;2. Beijing University of Post and Telecommunications, Beijing 100876, China)Abstract: According to technical concept of "continuous mining" of underground resources, the key scientific issues in the non-pillar final mining technology in the advancing direction of the working face were put forward. Firstly, based on the systematic analysis of the limit equilibrium model of internal stress in solid coal, the formulas of support stress distribution in elastic zone was further derived by Kirchhoff's Law, and the new composite mechanical model was established. Secondly, using the conformal mapping method in the complex analytic geometry theory, the mechanical characteristics of "loading first and then unloading" of the main roadwaywas收稿日期： 2022 −07 −10； 修回日期： 2022 −09−13基金项目(Foundation item)：国家自然科学基金资助项目(52074291，51774289) (Projects(52074291, 51774289) supported by theNational Natural Science Foundation of China)通信作者：王志强，博士，教授，从事采矿技术与矿山压力显现规律研究；E-mail ：********************DOI: 10.11817/j.issn.1672-7207.2023.03.008引用格式： 乔建永, 王志强, 李廷照. 矿压峰值点极限和无煤柱末采技术研究[J]. 中南大学学报(自然科学版), 2023, 54(3): 880−894.Citation: QIAO Jianyong, WANG Zhiqiang, LI Tingzhao. Research on limitation of peak points of ground pressure and technology in non-pillar final mining method[J]. Journal of Central South University(Science and Technology), 2023, 54(3): 880−894.第 3 期乔建永，等：矿压峰值点极限和无煤柱末采技术研究expounded under the condition of continuous mining with no-pillar, and the conformal mathematical model was established. Besides, the limit theorem of the peak point of rock pressure load of final mining pillar was derived based on Riemann mapping theorem and Schwarz-Christofel formula in conformal mapping theory. Finally, on the basis of the advanced composite mechanical model and conformal mathematical model of the main roadway, the new technology of "reinforcement support through the main roadway—prevention of air leakage—roof-cutting support through the main roadway—support retracement" was constructed. The experimental results of the influence range of advance bearing pressure of working face and the position of the peak point were compared with the model predictions. The results show that the in-situ measurement results are consistent with the theoretical results, which proves that the composite mechanical model has validity. At the same time, the process requirements of the non-pillar final mining technology are also met by analyzing the field displacement data of the final mining roadway adopting new techniques, which also provides the theoretical foundation for the field application of the non-pillar final mining technology.Key words: continuous mining; coal pillar; support pressure; conformal mapping; Riemann mapping theorem按照地下资源连续开采的技术思路，在开采过程中使用技术手段保证包括资源几何体、地应力场的数学模型在时间和空间维度上连续变化，能够更加科学地规避灾害、提高生产效率和提升智能化开采水平[1]。

中国采煤方法的发展建国初始，绝大多数煤矿设施极其简陋，采煤方法沿袭旧中国的穿硐式和高落试方法。

生产条件恶劣，工人从事极其笨重的体力劳动；手镐落煤，人推马拉运输，安全没有保障；资源回收率很低；巷道沿煤层布置，掘进和回采没有明显区别，没有形成功能齐全，系统完整的采区。

随后，推行了以壁式体系为主的采煤方法。

到1952年国营煤矿长壁式为主的正规采煤法已占72.47%。

第一个五年计划期间，继续进行采煤方法改革。

1957年以长壁式为主的正规采煤方法已达到92.27%。

采煤工艺主要是爆破落煤，人工装煤，少数煤矿也采用过深截深的框式联合采煤机和纯为掏槽用的截煤机。

运输设备是小功率的刮板输送机。

工作面采用木支架，主要用垮落法处理采空区。

推行新采煤方法的结果，提高了煤炭回收率，减轻了体力劳动，生产安全性有了明显提高。

这时的巷道布置，基本上是分煤层布置采区。

巷道大部放在煤层中，梯形断面，木支架，留煤柱护巷。

以区内沿走向后退式开采为基本模式。

有统一规划先划分的采区，区分了掘进工作面与回采工作面。

这种布置方式大体延续到50年代末。

由于煤层巷道，尤其是厚煤层巷道，维护困难；分煤层布置采区，生产分散，矿井生产系统复杂；为了简化系统，合理集中生产，减轻巷道维护的困难，于60年代初，以共用集中上（下）山为标志的联合布置采区应运而生，为了进一步生产集中，使同一区段上下层，错开距离同时生产，减少煤层平巷的维护长度和时间，也由于长距离多台小功率刮板输送机串联运煤，运输费用高，事故多影响生产等弊端，以共用集中上（下）山及共用区段集中平巷为标志的联合布置采区，也相继问世。

在这方面，开采近距离煤层群的淮南和开矿区，做了开创性的工作。

其后，尽管1964年开始使用浅截深滚筒式采煤机，配以较大功率可弯曲刮板机输送机，金属摩擦支柱和金属铰接顶梁；胶带输送机普通用到采区上（下）山和区段集中巷内；机械化采煤得到发展，工作面单产得到一定的提高。

采区巷道联合布置的模式不但没有削弱，反而不断完善成熟，并迅速得到推广。

采煤方法与采区巷道布置探讨【摘要】本文主要探讨了采煤方法分类及采煤方法的选择，并就采区巷道布置进行了相关探讨，希望与同行共同切磋。

【关键词】采煤方法巷道布置采煤方法选择采煤方法的选择以及采区巷道布置是否合适关系到煤矿生产的经济性和安全性。

以下分析了煤矿采煤方法分类，并提出了影响采煤方法选择的地质因素、技术水平因素和经济效益因素。

在选择采煤方法时，要充分考虑煤层厚度、煤层倾角等地质条件，同时根据自身的技术设备水平，在保证经济效益的前提下，做出正确的选择。

对采区巷道布置进行了分析探讨。

1 采煤方法分类1.1 壁式体系采煤法壁式体系采煤法一般以长壁工作面采煤为主要特征，是目前我国应用最普遍的一种采煤方法，其产量约占到国有重点煤矿产量的95%以上。

壁式采煤法的特点：（1）在采煤工作面的两端各至少布置一条巷道，构成完整的生产系统。

（2）采煤工作面长度较长，一般在80-v250m以上。

（3）采煤工作面可分别采用爆破、滚筒式采煤机或刨煤机破煤和装煤，用与工作面煤壁平行铺设的可弯曲刮板输送机运煤，用自移液压支架或单体液压支柱与铰接顶梁组成的单体支架支护采煤工作面工作空间，用全部垮落法或充填法处理采空区。

（4）随着采煤工作面不断向前推进，顶板暴露面积增大，矿山压力显现较为强烈。

1.2 柱式体系采煤法柱式体系采煤法又称为短壁体系采煤法，是以房、柱间隔采煤为主要特征，常见的有巷柱式、房式、房柱式采煤法。

2 采煤方法的选择2.1 选择采煤方法的原则安全、经济、采出率高。

以上三个基本原则是密切联系又相互制约的，在选择时应当综合考虑。

2.2 影响采煤方法选择的因素2.2.1 地质因素直接影响采煤方法选择的地质因素主要包括以下几个方面：第一，煤层倾角，它是影响采煤方法的重要因素，它不仅会影响到采煤工作面的落煤方法、运煤方式等，还会影响巷道的布置、通风等各种因素。

第二，煤层厚度，对于不同的煤层厚度，应选择不同的开采方法，薄及中厚煤层通常为一次采全厚，厚及特厚煤层可以采用分层开采的方法，另外煤层厚度还会影响到采空区处理方法的选择。