小煤柱1

摘要：近期作者研究发现坪湖矿小煤柱工作面采空区聚集的高浓度瓦斯就有煤柱开采而言另辟蹊

径，由于其比空气轻，再加上回风道上邦6m的小煤柱扛不住工作面开采产生的支撑压力而裂隙多多，瓦斯通过诸多裂隙遁往上部工作面老塘，而不会再回到原工作面，这是无煤柱、小煤柱开采防止工作面瓦斯爆炸的机理。

1982年春，丰城矿务局、江西煤炭科研所，阜新矿院三家合作共同在八一矿、坪湖矿试验无煤柱开采，试验是在1981年10月煤炭部以李栖凤老工程师为核心召开《资兴无煤柱开采座谈会》的号召下开展的，我是此前吸取了萍乡高坑矿低瓦斯矿井开采沿空留巷生产的经验。八一矿属二迭纪、瘦煤和主焦煤，井田内倾角100，薄煤层1.24m，1983年鉴定：高瓦斯矿井相对瓦斯量26.36me/日-T，绝对瓦斯涌出量21.60me/分，煤层爆炸指数20.96%，井型30万吨/年。直接顶5-11m石英细砂岩，垮落块度大，冒落不密实，底板炭质粉砂岩，煤层中等硬度，煤属三类可自然，着火温度3400，矿井开采历来采用回风道上邦留有8m煤柱，回采工作由于瓦斯超限有时不能作业，有时不能放炮，1982年5月至1984年3月历时两年11个月在414、416两工作面进行无煤柱开采试验。沿空留巷、并与毗邻的412有煤柱工作面进行对比，测试矿井巷道矿压、风量、并通过束管监测采空区CH4、O2、CO、温度，等试验数据近两万个。

412、414、416是在同一采区上下毗邻的三个工作面，412回风道上邦为立风井煤柱，为有煤柱开采，414、416为沿空留巷无煤柱开采，三个工作面走向长度分别为260m、330m和365m，（见图一）工作面斜长均150m，三个工作面下向依次开采， 412工作面风量从400m3/分加大到500m3/分，推进到180m以后稳定在600m3/分左右，而无煤柱开采的414工作面则一直在300至400m3/分之间。412工作面有煤柱条件下在多配

风的情况回风道瓦斯含量仍比414、416两工作面高，见表二，我们在工作中，成天忙于事务，不善于坐下来对其进行研究分析抽丝剥茧，去伪存真，找出真谛，通过6年试验，我并没有找出无煤柱开采与回采工作面瓦斯爆炸的内在联系，而是报喜试验成功，回采工作面瓦斯不再超限了，都未深一步探索瓦斯的去向，其实只差一步之遥。

八一巷沿空留巷无煤柱开采试验，三年成功。煤炭部1985年到现场开了鉴定会。坪湖矿中厚煤层，平均厚2.4米，有煤与瓦斯突出危险和瓦斯爆炸危险，1960年1月回采工作

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面瓦斯爆炸死亡47人，1977年2月瓦斯爆炸死亡114人；在有煤柱条件下经常因工作面瓦斯超限停产；矿井曾三次发生煤与瓦斯突出，幸未造成人员伤亡；煤层并有伪顶伪底，伪顶厚约1m还夹硫磺蛋、实验室试验属一类极易自燃，温度在3400C时会自燃发火，最短发火期一个月；矿井投产23年来已采工作面曾26次发火；开采条件在全国应属最复杂的 一类了，试验难度较大。1982年与八一矿同时开展试验，开始我们还不敢贸然完全取消区

段煤柱进行无煤柱开采，历时6年，其中311、301、303工作面为有煤柱开采，301工作面煤柱30—55m宽、303工作面前段煤柱3—5m，后段又扩为8—15m，均作与无煤柱开采试验对比用，比较慎重，279、286、288、314工作面煤柱均3—5m，见图二，沿空送巷重点研究矿压测试、顶底板移近量，测试防瓦斯、防火，

图二

已经收到了工作面开采瓦斯不超限、回风道进入免压圈范围巷道

高大等多方面的效果，无一例外。1986年304工作面才完全取消了区段煤柱，试验沿空留巷、研究防瓦斯、防火、测试矿压、气体流动规律、采空区定点测试温度、CH4、CO、O2、定时束管监测，并与301有煤柱工作面进行对比。本试验大部分采区在矿井三水平，距地表约350m、据1987年矿井瓦斯鉴定，坪湖矿绝对瓦斯涌出量34.58m3/分、相对瓦斯涌出量31.19 m3/日·吨，煤尘爆炸指数26.65%。301工作面配风 448m3/分，在30—55m宽的煤柱条件下，由于坪湖瓦斯严重影响生产、经常超限且采空区常有高温，我们工作较为认真，我们注意到新鲜风流从下方顺槽进入到工作面。经测试：80%风量沿工作面煤壁携瓦斯经上隅角到回风道；其余20%风量从顺槽进入到工作面后方采空区，携带煤岩垮落释放出的高浓度瓦斯，向上碰到横亘在回风道上邦的30—55m宽的走向区段煤柱，瓦斯无处可遁，折回工作面的上隅角和回风道，据测定，煤壁瓦斯涌出量为1.89 m3/min，采空区瓦斯涌出量为2.93 m3/min。采空区瓦斯造成工作面瓦斯常严重超限。表一是301留煤柱工作面的风量测定表，工作面出风量比进风量高2—8m3/

分，主要由于气体受热膨胀和参入了高浓度瓦斯，图三是1985年11月18日测定301工作面各点的瓦斯浓度记录：我们的试验十分认真，测试出不少有利用价值。

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表一301工作面入排风量测定表

进一步探索，新鲜风流从工作面煤壁下方进风口沿煤壁到上方，回风道瓦斯含量从0.1%增加到0.42%。而沿工作面放顶线上距上隅角10.2m范围内瓦斯含量大于2.0%，有时上隅角附近甚至高达12%，回风道内受沿煤壁上来的80%风流相参合，上隅角6m外瓦斯稀释到0.91—1.34%范围。这些都说明301工作面是在一个相对封闭有煤柱环境里开采的，进入工作面的风流把沿煤壁释放的1.89m3/分瓦斯和采空区开采过程中释放的高浓度瓦斯2.94m3/分全部都被带到工作面上隅角和回风道，危害了煤矿工人，工作面

经常瓦斯严重超限、停产，局矿各级领导干部不得安宁、夜不能寐。而我发现试验的279、286、288、314、303等3—5m小煤柱工作面，小煤柱远远扛不住开采造成的支撑压力，回风道压矮、小煤柱裂隙多多，给瓦斯另辟蹊径，窜向上部工作面老塘，才不致再回到原工作面，而横亘在304工作面回风道上邦的 0.38m宽的混凝土块巷旁支护砌体，304工作面煤体开采前见图四，开采后回风道下邦也和上邦一样造成上下都是采空区，回风道本身也维持不住，上下变通途，采空区涌出的2.95m3/分瓦斯更无所阻拦，从工作面采空区另辟蹊径确有其事，向上遁向302工作面老塘。沿小煤柱工作面回风道测试瓦斯浓度从里到外不难发现逐段递减；304工作面开采过程中漏风太多防止老塘着火，用石膏浆堵塞混凝土块错位产生的裂缝有效，也说明漏瓦斯的事实存在可以证明：从 304工作面采空区瓦斯自动不断地向上跨过回风巷窜向302老塘；试验总结P48也有类似说明，其表八中304“上隅角瓦斯含量1.3%”，到回风道只有“0.6%”，也说

明是漏失的结果；而且301和304两工作面同一采区高差不大、301有煤柱工作面瓦斯严重超限，304采空区相对的高浓度2.94m3/分瓦斯不从老塘另辟蹊径工作面瓦斯怎么能不超限也可以证明。上世纪80年代许多试验无煤柱的局矿总结都没有涉及到这一领域，都是就事论事，报喜试验成功，只说到工作面不再瓦斯超限，我省八一、坪湖两矿试验成功以后总结也是这样，没有说明小煤柱和304工作面瓦斯去向，没有把无煤柱开采和如何防止瓦斯爆炸联系起来，提到机理的高度来认识。还有试验结束从1987年坪湖矿继续生产，延用小煤柱工作面生产，以后矿上的领导将沿空掘巷改进为锚网掘巷，实际煤柱约6m，也能被支撑压力压酥、收到3—5m煤柱开采一样的效果，工作面没再发生瓦斯爆炸事故。

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图三：301留煤柱采场瓦斯分布状况图

（图四）304沿空留巷支护方式断面图

通过八一矿和坪湖矿前后5个小煤柱和3个无煤柱开采的初中无一例外地发现工作面无一例外地不再超限，使我近年来意识到无煤柱、小煤柱开采与防止瓦斯爆炸存存某种连系，加上生产后斯的考验，今年3月，我才产坐下思索，才发现另辟蹊径，上面说的一步之遥让我们走了20多年。我们应该充分认识这另辟蹊径的作用，从采空区另辟蹊径，高瓦斯通过小煤柱的裂隙或混凝土块墙体和伪顶裂缝，钻进上一工作面老塘，减少了瓦斯对原回采工作面的危害，这是个新认识。1982年至今开采已延续近30年。应该从瓦斯固有的性能来分析，找出无煤柱、小煤柱开采与防止瓦斯爆炸之间的内在联系。随着回采工作面开采、煤岩中释放出来的瓦斯，在采空区里与空气混合，瓦斯容重（0.544kg/ m3）比空气（1.293kg/ m3）轻、由于瓦斯容重比空气轻57.9%，才会自然浮向采空区弧形免压圈顶部，坪湖煤层〆=120，容易被支撑压力压酥的回风道小煤柱、伪顶炭页岩、这时更是百孔千疮，通道无数，锚网巷道中拱壁也会被支撑压力压裂，瓦斯很容易再取道不断、自动窜向上部工作面老塘，（煤柱大或硬就不灵），工作面由采空区另辟蹊径上升到上部工作面的高浓度瓦斯。正是因为轻的固有性能不可能再向下回到原工作面来，这就是工作面瓦斯不易超限的原因，这个道理很

简单，这是科学，符合机理，不是鬼斧神工，何况还有风井主扇造成的强负压作用，最后瓦斯再窜过密闭裂缝，窜进矿井总回风道（见图五），或抽进矿井瓦斯抽放系统的地面储气罐。这就是无煤柱或小煤柱开采工作面采空区高浓度瓦斯新的流动轨迹。这是煤矿工作者求之不得的事，也是我的初步认识。

特别可贵的是1982年—1984年八一矿试验的414和416与412工作面通风瓦斯比较

图五

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表见本文（表二）414或416工作面产生的绝对瓦斯量都是1.35比412低1.31m3/分，相当整个生产过程产生的49%都由采空区向上遁向上部412工作面老塘另辟蹊径逃遁了。不再向下回到原工作面危害工人了。414和416两工作面在少配风的情况下，上隅角平均瓦斯浓度比412工作面低45.3%和47%，回风巷瓦斯浓度414和416工作面比412工

作面低32%和37%，相对瓦斯涌出量比412工作面分别降低65.9%和66.5%。这是两个试验十分完美的无煤柱开采试验，两个工作面得到相同结果，无煤柱开采风量减少36.58%和34.7%的情况下回风巷瓦斯浓度还能比412工作面减少32%和37%，元煤柱和小煤柱开采只是为瓦斯另辟蹊径，瓦斯却为人类作出了多么巨大的贡献，上述这些内容都是世界上任何别的采煤法办不到的，人类巧妙地利用了瓦斯自身比空气轻物理性能，另辟蹊径回辟了困难，解决了前面所说的“只差一步之遥”了，我们走了20年这是多么美妙的结合。

这些年来在家看报，注意到国内煤矿产量随着祖国改革开放发展的需要一路高歌从1992年的12亿吨迅速增加到2010年生产的年产33亿吨，但仍然事故不少、今年春节前我到坪湖矿进行了回访，那里的气象一新，成了花园式的矿山。回南昌后网上我查阅到2000—2009年10年间全国煤矿死亡人数，并将其中瓦斯死亡人数和煤矿死亡总人数对比、统计整理如，发现2000年--2009年的10年间煤矿瓦斯事故死亡人数占全国全部煤矿死亡总数的79.1%。数字不一定准确，但可以看出煤矿死亡人数太多，令人触目惊心，特别瓦斯事故，10年间平均79.10%，接近80%，煤矿几乎是绝大部分死于瓦斯！就不可以有效地降低吗？因此我们呼吁仍有瓦斯灾害隐患的矿井应该大力推广无煤柱开采，有伪顶伪底的而又易发火自燃的矿井，可以先试验小煤柱开采，因为我们多次试验，漏风太多对采空区防火不利，控制漏风可以步步为营，在保证工作面瓦斯不超限的基础上，防止火患。

无煤柱、小煤柱开采就是高瓦斯矿井消灭回采工作面瓦斯爆炸事故的最好开采方法。现在我们可以理直气壮地说无煤柱或小煤柱开采是回采工作面瓦斯爆炸的克星，是肯定的、必然的、万无一失的，全国应该更加大力度继续推广，防止灾害。何况无煤柱开采还有诸

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1可以最大限度地保护国家煤炭资源；○2最合理地减少回风道压力，使巷道畅通多优点：○

3推广无煤柱开采，无阻、并成为工作面名符其实的安全出口，还节约维修的人工和材料；○

主要是调整采区巷道布置，不留区段煤柱；不需增加多的投资，大的设备。有多利而无一弊，为民造福，为国争光，大力推广、功莫大焉。

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