无煤柱开采沿空留巷防止漏风安全技术措施培训

无煤柱开采沿空留巷防止漏风安全技术措施培训勇于跨越追求卓越CONTENTS目录01无煤柱开采技术概述02沿空留巷技术原理与工法03矿井漏风机理与危害分析04沿空留巷防漏风技术措施CONTENTS目录05施工安全控制与质量保障06监测监控系统与预警机制07工程案例分析与应急管理01无煤柱开采技术概述无煤柱开采的定义与核心价值无煤柱开采的技术定义无煤柱开采是一种在采煤过程中取消护巷煤柱，采用沿空留巷、采空区掘巷或跨越回采等技术维护巷道的绿色开采方法，可提高煤炭回收率并减少矿压灾害。资源回收效率提升通过取消传统护巷煤柱，显著提高煤炭资源回收率，部分应用案例中资源回收率最高达92%，如柔模混凝土支护等创新技术已在30余个煤矿成功应用。经济效益优化减少巷道掘进量以缓解接续紧张，节约掘进费用，降低成本。例如内蒙古能源公司2011年首次规模化应用沿空留巷工艺即多回收煤炭2.06万吨。安全效益改善可有效减少冲击地压等矿压灾害，降低巷道维修费。神东煤炭公司2022年采用切顶卸压沿空留巷技术，实现巷道应力降低22%，提升矿井安全生产保障能力。无煤柱开采主要工艺类型沿空留巷技术在回采过程中沿采空区边缘利用钢筋混凝土支座、充填带、密集支柱等方法维护上区段运输平巷，留作下区段回风平巷。具有支承力强、适应性广的特点，如混凝土支座维护巷道，但成本较高；矸石充填带经济但劳动量大，多用于薄煤层。采空区掘巷技术巷道在卸压的岩体中掘进，可创造保持稳定的良好条件，适用于薄煤层开采。通过在已经卸压的采空区岩体中进行巷道掘进，有效利用岩体应力释放后的稳定状态，减少支护难度和成本。跨越回采技术当采区上山、下山或运输大巷布置在煤层底板岩层时，上部煤层的回采工作面可跨越上山、下山或大巷进行回采。该技术能有效避免煤柱留设，提高煤炭资源回收率，尤其适用于煤层底板岩层条件较好的情况。

国内外应用现状与发展趋势国内应用现状截至2025年11月底，山西省累计建成绿色开采示范煤矿75座，200多座煤矿探索应用绿色开采技术，形成包括无煤柱开采在内的多元化绿色开采技术路线。柔模混凝土支护等创新技术已在30余个煤矿应用，资源回收率最高达92%。

国外应用现状上世纪60年代，前苏联、德国、英国、波兰等主要产煤国家开始研究无煤柱开采，目前基本普及。国外主要采用无机有机混合结构形式结合钢结构骨架实施沿空留巷隔墙，重视能源开采效率与安全。

技术发展趋势国内无煤柱开采技术正处急速起步黄金时代，混凝土技术成熟为沿空留巷奠定基础。防漏风材料向无机类（如盖尼克无机泡沫喷涂材料）与有机高分子类结合发展，注重提升材料韧性、降低成本及环保性。01无煤柱开采的经济效益与社会效益提升煤炭资源回收率通过取消护巷煤柱，显著提高煤炭资源回收率，部分应用案例中资源回收率最高可达92%，有效延长矿井服务年限。02降低巷道掘进成本减少巷道掘进工程量，缓解采掘接续紧张问题，同时节约大量掘进费用，直接提高煤矿企业的综合经济效益。03减少矿压灾害与安全投入避免煤柱留设导致的应力集中，降低冲击地压等矿压灾害风险，减少相应的安全治理投入和事故损失。04推动绿色开采与环境保护作为绿色开采技术之一，无煤柱开采减少矸石排放，如利用采空区矸石充填维护巷道，实现矸石就地消化，降低环境污染。02沿空留巷技术原理与工法

沿空留巷基本概念与技术特点

沿空留巷的定义沿空留巷是指在采煤过程中沿采空区边缘，采用一定技术手段将上一区段的顺槽重新支护，留给下一个区段使用的无煤柱开采技术，可最大限度回收煤炭资源，避免煤体损失。

沿空留巷的核心目的其核心目的包括减少巷道掘进量以缓解接续紧张、节约掘进费用以提高综合经济效益、实现煤炭全部回收以延长矿井寿命并提高社会效益。

沿空留巷的技术发展历程上世纪60年代，前苏联、德国等主要产煤国家开始研究应用沿空留巷实现无煤柱开采；我国历经几十年发展，混凝土技术的成熟为其打下良好基础，目前正处于急速起步的黄金时代，已取得多项专利技术。

沿空留巷的技术优势该技术具有回采率高、减少冲击地压、掘进率低、巷道维修费少等优点，同时能有效控制瓦斯爆炸、冲击地压等相关事故的发生，是一项安全又经济的有效开采工艺。沿空留巷支护核心机理沿空留巷支护机理与矿压控制

沿空留巷通过构建巷旁支护体（如充填带、混凝土支座）与巷内支护系统（锚杆、锚索）协同作用，抵抗采空区顶板垮落产生的侧向压力，维持巷道稳定性，实现上区段运输平巷留存为下区段回风平巷。矿压显现特征与规律

沿空留巷矿压显现具有明显动态变化特征：回采工作面推进过程中，巷道经历超前支承压力、采空区垮落动压及稳定后残余应力阶段，需重点控制顶板下沉量与两帮移近量，神东煤炭公司应用该技术实现巷道应力降低22%。关键支护技术方法

主要包括切顶卸压技术（定向预裂爆破切断顶板，释放压力）、恒阻锚索支护（提供高阻力、大变形量支护）、柔模混凝土充填（快速构筑高强度巷旁支护体）等，其中《无煤柱自成巷110工法规范》对定向预裂爆破等技术标准有系统规定。矿压监测与动态调控

需配套矿压监测系统，实时监测顶板下沉速度、支护阻力等参数，结合监测数据优化支护方案。如三塘煤矿在沿空留巷实践中，通过每日观测分析，动态调整锚索与木支柱支护参数，确保施工安全。常用沿空留巷施工方法对比

密集支架维护巷道切顶效果好，架设方便，适用于2m以下的煤层，但支护强度低，难以适应高压突变性，材料成本高，现场实际应用很少见。

矸石堆垛维护巷道看似简单经济，但不能及时有效支撑顶板，易造成顶板过量下沉，消耗大量人力，隔离效果差，适应面小，应逐步淘汰。

砌体墙维护巷道采用预制块砌墙可形成隔离密闭墙体，但无法解决墙体与顶板的接顶问题，易导致顶板过量离层，支护效果不佳。

钢筋混凝土支座维护巷道支承力强，适应性广，支座用预制混凝土砌成，通过木垫实现可缩性，但成本高，一般用于对支护要求较高的场景。

充填带维护巷道包括矸石和硬石膏充填带，矸石充填带经济但劳动量大、压缩量大，适用于较薄煤层；硬石膏充填带支承力大、密闭性好，但工艺复杂、成本高。煤层赋存条件指标沿空留巷适应性评价指标体系包括煤层厚度、倾角、顶底板岩性及稳定性。薄煤层（通常≤2m）采用沿空留巷技术较为成熟，中厚煤层需强化支护；顶板若为中粒砂岩等稳定岩层，可降低支护难度，如直接顶为炭质泥岩则需加强防变形措施。矿压显现特征指标主要评估巷道围岩应力水平、变形量及冲击地压风险。神东煤炭公司应用切顶卸压技术后，巷道应力降低22%，为适应性评价提供参考；通过矿压监测系统实时监测顶板下沉量、两帮移近量，确保留巷稳定性。漏风与自燃风险指标包含采空区漏风量、煤层自燃倾向性及防火措施有效性。浅埋煤层采空区漏风量可达96m³/min，需配套水砂充填带、喷涂塑料泡沫等堵漏风措施；易自燃煤层必须满足《煤矿防灭火细则》要求，设置调压峒室将压差控制在安全范围。技术经济性指标涵盖支护成本、资源回收率及施工效率。柔模混凝土支护技术在30余个煤矿应用，资源回收率最高达92%；矸石充填带维护巷道较预制混凝土支座成本降低约30%，但需平衡人工砌筑的劳动强度。03矿井漏风机理与危害分析

矿井漏风的定义与分类特征矿井漏风的定义矿井漏风指进入井下的新鲜风流未流经作业区域，直接通过采空区、地表塌陷区或通风设施裂隙渗入回风道或排出地表的现象。

外部漏风及其特征外部漏风发生于箕斗井口、通风机井口等地面设施，其压差较大，对气密性要求高，如装有通风机的井口外部漏风率在无提升设备时不得超过5%，有提升设备时不得超过15%。

内部漏风及其特征内部漏风集中在采空区、煤柱裂隙及通风构筑物处。采空区漏风因压差形成自燃带，易引发煤层火灾，浅埋煤层采空区漏风量可达96m³/min；巷道、煤柱裂隙漏风易导致浮煤自燃；通风构筑物漏风主要指密闭、风帘等的漏风。

采空区漏风通道形成机制01采空区漏风通道的构成要素采空区漏风通道主要由冒落带与裂隙带构成，其中浅埋煤层采空区漏风量可达96m³/min，是引发煤层自燃的主要隐患。

02压差驱动下的漏风路径进回风巷之间的压差使风流通过采空区形成自燃带，沿空留巷时采空区边缘因支护间隙和煤柱裂隙成为漏风关键路径。

03地质条件对漏风的影响煤层倾角、顶板岩性及埋深影响裂隙发育程度，薄煤层沿空留巷因巷道变形易产生新裂隙，加剧漏风风险。

04开采扰动的动态作用回采工作面推进导致煤柱压酥、顶煤破碎离层，形成新的漏风通道，如综放巷道顶部残留煤体受动压影响易出现裂隙漏风。

漏风对煤矿安全生产的主要危害降低工作面有效风量漏风会使新鲜风流未经作业地点直接渗入回风道，导致工作面有效风量减小，可能造成瓦斯积聚、空气温度升高、煤尘无法有效排出，影响井下作业环境。

引发采空区自然发火采空区漏风形成自燃带，易加速浮煤氧化自燃。研究显示浅埋煤层采空区漏风量可达96m³/min，为煤自燃提供充足氧气，增加火灾风险。

影响通风系统稳定性漏风量大导致通风网路复杂化，降低通风系统的稳定性和可靠性，增加风量调节难度，可能引发风流短路等问题，威胁井下通风安全。

造成能源浪费大量漏风使主要通风机无效功率增加，导致电能无益消耗，增加矿井通风电费成本，甚至可能造成主要通风机能力不足。

漏风引发煤层自燃的风险评估采空区漏风形成自燃带的机理采空区漏风风流速度不同，依次形成窒息带、自燃带和散热带，其中自燃带为浮煤自燃提供了氧气和热量积聚条件，是易自燃煤层的重大隐患。

漏风导致井下气候条件恶化漏风使工作地点有效风量减小，易形成微风，导致瓦斯积聚、空气温度升高、煤尘不能有效排出，影响职工健康和劳动效率，甚至威胁生命安全。

漏风加剧火灾风险并影响通风系统漏风加速可燃矿物自燃与火灾风险，同时使通风系统复杂化，降低稳定性和可靠性，增加风量调节难度，还会造成电能无益消耗，甚至导致主要通风机能力不足。

浅埋煤层采空区漏风案例数据研究显示，浅埋煤层采空区漏风量可达96m³/min，漏风通道由冒落带与裂隙带构成，为煤层自燃提供了持续的氧气供给，风险极高。04沿空留巷防漏风技术措施

充填隔离技术：水砂充填带施工工艺水砂充填带的应用范围与宽度设定水砂充填带主要应用于开切眼、停采线及上下顺槽或上山等区域。开切眼和停采线处充填带宽度通常较宽，上下顺槽或上山的宽度则根据井巷宽度确定。

开切眼与停采线的充填工艺开切眼和停采线处的充填工艺与正常开采时的充填法相同，利用采空区矸石或巷道挑顶矸石等材料进行充填，以形成有效的隔离带。

顺槽与上山的充填工艺特点上下顺槽或上山的充填工艺类似于一般巷道的包帮灌浆充填，工艺相对简单。在有水砂充填系统的矿井无需增添设备，无水砂充填系统的矿井仅需添置砂浆泵和管材即可实施。

水砂充填带的核心作用水砂充填带能够有效隔离采空区，减少漏风，从而降低因漏风引发的煤层自燃风险，是无煤柱开采沿空留巷中重要的防火安全技术措施之一。喷涂堵漏技术：无机泡沫材料应用无机泡沫材料核心特性具有成本低廉、阻燃性能优异、耐腐蚀性强等特点，与巷道围岩相容性好，不产生有毒挥发物，施工后密封层稳定性高，能适应井下高温环境。典型材料性能参数以盖尼克无机泡沫喷涂材料为例，其抗压强度大，无明显反应放热，不燃烧也不助燃，施工过程为湿式操作，不产生浮尘。现场施工工艺流程使用时将材料与水按一定比例混合成浆，通过注浆泵抽出，在喷射器引入压风形成泡沫，喷涂于目标区域，快速封闭煤岩巷道表面裂隙。相较于有机材料优势价格低，本质安全，符合安全、轻质、密封、环保要求，对不规则裂隙和围岩变形的适应性虽弱于有机材料，但综合性价比更高。

风压调节法：调压峒室设计与应用调压峒室核心作用通过建立调压峒室，改变井下通风压力状态，降低采空区或封闭区进回风侧的风压差，从而减少漏风，是预防采空区自然发火的关键技术措施之一。

典型结构设计参数调压室的风墙与防火墙间距离一般为5～10米，通过调节装置（如窗口调板）控制峒室内气压，目标是使密闭区内气压与外部压力差趋于零，消除漏风动力。

适用场景与操作要点主要应用于易自然发火煤矿的已采联络巷密闭、工作面回采完毕的采终线密闭等区域。当调压室水柱计呈现负压状态时，启动风机并调节窗口调板至水柱压力为零，实现均压防漏风。密闭支护技术：预制混凝土隔墙施工预制混凝土隔墙核心优势采用预制混凝土块砌筑，支承力强、适应性广，能有效控制直接顶离层并及时切断直接顶，保障巷道稳定性，克服传统密集支架支护强度低、隔离效果差的缺陷。预制混凝土隔墙施工要点砌筑时，每个混凝土块之间及支座与顶板之间须安装木垫，赋予支座一定可缩性；两帮、顶、底需掏槽，煤中槽深不小于1m，岩石中不小于0.5m，确保墙体与围岩紧密结合。复合模板技术应用采用刚柔复合结构模板、变形内胎模板等专利技术，实现沿空留巷砌筑隔离墙的机械化作业，提高施工效率与隔墙质量，增强密闭性以阻隔采空区漏风。与其他支护方式对比相较于矸石堆垛法消耗大量人力、隔离效果差，以及木垛维护法坑木消耗量大的问题，预制混凝土隔墙在支护强度、密闭性能和长期稳定性上更具优势，是无煤柱开采沿空留巷的高效支护选择。

矿用喷涂堵漏风材料性能对比无机类喷涂堵漏材料特性优点：成本低廉、阻燃性能优异、耐腐蚀性强，与巷道围岩相容性好，施工后密封层稳定性高，能适应井下高温环境，材料来源广泛。缺点：韧性较差，干燥收缩率大，对不规则裂隙和围岩变形适应性弱，易开裂脱落，部分材料固化速度较慢，无机纤维类材料机械强度低、抗碰撞能力差。

有机高分子类喷涂堵漏材料特性优点：发泡倍率高，能快速填充大空洞和不规则裂隙，粘结力强，韧性好，可随围岩轻微变形而伸缩，不易开裂，固化速度快，部分材料机械强度、耐磨性和抗腐蚀性突出。缺点：成本相对较高，部分材料阻燃性需通过改性才能达到矿用标准，高温环境下易软化变形，施工需专用设备，对操作技术要求高，部分材料会释放少量挥发性有机物。

典型无机泡沫喷涂材料实例江苏吉安矿业科技股份有限公司研发的盖尼克无机泡沫喷涂材料，抗压强度大，无明显反应放热，不燃烧也不助燃。施工为湿式操作，不产生浮尘，价格低，本质安全，符合安全、轻质、密封、环保要求。使用时与水按一定比例混合成浆，用注浆泵抽出，在喷射器引入压风形成泡沫喷涂，能有效封闭煤岩巷道表面裂隙。05施工安全控制与质量保障顶板超前支护技术要点矿压监测与方案优化结合矿压监测系统实时数据，分析顶板压力变化规律，动态调整支护参数，如支护强度、间距等，确保支护方案与矿压显现相适应。锚索与木支柱联合支护在沿空侧每间隔一定距离布置6m锚索，并配合戴帽木点柱进行支护，形成复合支护体系，增强顶板的稳定性，如三塘煤矿在实践中采用此方式。顶板超前控制范围根据工作面推进情况，确定合理的顶板超前控制范围，一般需超前工作面一定距离开始加强支护，以应对回采动压对顶板的影响。支护材料选择与质量要求选用高强度、高韧性的支护材料，如锚索应符合相关强度标准，木支柱材质需坚实，确保支护体具有足够的承载能力和可靠性。

两帮加固与支护质量控制锚网索协同加固技术采用锚杆配钢筋梯+锚索联合支护，沿空侧每6米布置1棵6m长锚索，配合戴帽木点柱，形成立体加固体系，控制煤帮变形与裂隙发育。

巷旁充填体施工标准充填带宽度按巷道宽度确定，采用矸石或柔模混凝土砌筑，要求充填体强度不低于中等混凝土抗压强度，接顶严密，压缩量控制在允许范围内。

支护质量动态监测建立矿压监测系统，实时监测顶板下沉量、两帮移近量及锚索受力状态，每天观测并记录数据，发现支护失效立即采取补强措施。

材料选择与施工规范选用阻燃、抗静电材料，锚杆锚固力不低于设计值，木垛架设必须打在实底，四角封实，方木交叉处外部多余部分不低于3～5cm，确保支护稳定性。

施工过程中的瓦斯管理措施低负压埋管抽放技术应用对沿空巷道瓦斯采用低负压埋管抽放，通过在留巷区域合理布置抽放管路，有效降低瓦斯浓度，预防瓦斯积聚风险。

风巷挡风墙动态管理通风瓦斯部应加强瓦斯管理，风巷挡风墙随推采前移，前移过程中确保挡风墙密闭性，以里巷道严禁人员进入。

机巷安全隔离措施机巷在切顶线设置拴栏并随推采前移，明确警示区域，严禁人员进入盲巷，防止瓦斯超限区域人员误入。

瓦斯实时监测系统建立专用监控系统，对沿空留巷区域瓦斯浓度进行24小时实时监测，数据异常时及时预警并采取控制措施。材料运输与存储安全规范

运输路径规划与现场管理施工前将所用材料运至使用地点码放整齐，确保不影响行人和通风。运输路径需避开顶板破碎区和高应力地段，巷道内临时堆料宽度不超过巷道断面的1/3。支护材料存储要求方木（1200mm×160mm×160mm）、大料（1800mm×160mm）等支护材料应分类码放，底部垫高0.2m以上，远离火源和电气设备。塑笆、枇子等易燃材料需单独存放并配备灭火器材。充填材料运输安全水砂充填材料、飞灰等需采用专用密封罐车运输，防止撒漏污染巷道；高水材料、泡沫喷涂材料等化学材料运输时避免阳光直射和剧烈碰撞，运输车辆需张贴危险品标识。存储区安全防护措施材料存储区设置明显警示标志，严禁非作业人员进入。存储量满足当班用量即可，避免大量囤积。对木垛、锚索等重型材料，码放高度不超过1.5m，确保稳固不倾倒。06监测监控系统与预警机制漏风监测系统设计与参数选择

监测系统设计原则监测系统应遵循实时性、准确性、可靠性原则，实现对采空区、巷道裂隙及通风构筑物漏风的全方位监测，确保数据及时为安全决策提供支持。

关键监测参数主要监测参数包括漏风量（如浅埋煤层采空区漏风量可达96m³/min）、风压（如调压峒室控制压差至零）、气体成分（O₂、CO浓度预警自燃风险）及温度变化。

传感器布置方案传感器应重点布置于沿空留巷充填带、采空区边界、密闭墙及风门处，采用分布式布置，确保覆盖漏风高发区域，实现对漏风通道的精准定位。

数据采集与传输技术采用静压差法等非接触式测量技术，结合矿用本安型数据采集装置，通过有线或无线传输方式将监测数据实时上传至地面监控中心，保障数据连续性与稳定性。关键参数传感器选型传感器布置方案与数据传输技术

针对沿空留巷漏风防治需求，需优先选用具备防爆、抗静电、耐温特性的传感器，主要监测风速（量程0-15m/s）、瓦斯浓度（0-10%CH₄）、O₂浓度（0-25%）及采空区温度（-20~150℃），确保数据采集符合《煤矿安全规程》第一百七十六条监测要求。采空区传感器布置原则

沿采空区倾向每30m布置一个监测断面，每个断面设置风速传感器（布置于漏风通道预测位置）、O₂/温度一体式传感器（埋深2-3m），形成立体监测网络。浅埋煤层采空区重点监测冒落带与裂隙带交汇处，漏风量监测精度需达±0.5m³/min。巷道及密闭墙监测点设置

沿空留巷巷道每隔50m设置风压传感器，密闭墙两侧安装压差计（量程-500~500Pa），喷涂塑料泡沫密闭区额外布置气体采样管（每10m一个采样点），实时监测漏风通道风压变化及气体组分，数据需同步上传至地面监控中心。无线数据传输技术应用

采用矿用本安型LoRa无线传输模块（传输距离≥2km，通信速率1.2-50kbps），结合工业以太网环网架构，实现传感器数据实时上传（采样间隔≤1min）。井下数据中转站布置间隔≤500m，确保穿透采空区裂隙带后信号强度≥-85dBm。数据存储与同步机制

建立分布式数据存储系统，本地采用SD卡（容量≥32GB，防水等级IP68）缓存数据，地面服务器按“分钟级实时数据+小时级趋势数据”双模式存储，历史数据保存期限≥3年，满足《煤矿安全规程》第一百七十五条通风阻力测定数据追溯要求。矿压监测与预警判定模型应用

矿压监测系统核心参数监测系统需实时采集巷道顶底板移近量、支架工作阻力、煤柱应力等关键参数，结合《无煤柱自成巷110工法规范》要求优化支护方案，实现对矿压显现的动态跟踪。预警判定模型构建原则基于历史矿压数据与现场实测，建立以应力阈值、变形速率为核心指标的预警模型，例如当巷道顶底板移近量超过50mm/天或应力突增22%时自动触发预警。监测数据采集与传输技术采用静压差法等非接触式监测技术，配合传感器实时采集数据，通过井下环网传输至地面监控中心，确保数据传输延迟不超过1