晋能控股煤业集团云冈矿面临煤炭资源储量急剧下降、可接替回采面少的开采现状。随着开采范围的不断扩大，采场应力向深部转移，采动应力逐步增大，在回采过程中，临空顺槽受二次采动影响剧烈，巷道变形严重，局部地段变形已严重影响安全生产，如果留设较大煤柱尺寸，将造成很大程度的煤炭资源浪费，并导致矿井服务年限锐减。
针对这一情况，该矿组织技术人员进行科技攻关，分别用小煤柱、无煤柱开采技术对12#404盘区8411、8409工作面及12#410盘区81043、81041工作面进行开采，有效降低了临空动压及煤柱集中应力对采掘面的影响，矿井安全系数、煤炭资源利用率明显提高，为建设“创新、绿色、卓越、高效”的晋能控股集团做出贡献。
画出开采布局“路线图”
选定小煤柱、无煤柱开采工作面后，确定开采布局和设计工艺成为了亟待解决的问题。该矿技术科迅速成立科技攻关团队，对煤层厚度、倾角、硬度、产状、夹石及物理力学性质、地质构造、顶底板岩性、水文情况、煤尘情况进行数据分析和现场试验，多方考量后确定小煤柱设计宽度。12#层8409、8411工作面平均煤厚2米，8411开采期间对5409巷存在采动影响，同时该区域属高瓦斯盘区，综采工作面采空区内瓦斯积聚量巨大，所以将12#层8409、8411工作面相邻煤柱设计为6米。团队对12#410盘区81043、81041工作面的开采布局方案设计、资金投入、设备配置、支护材料选择、施工工艺深入论证，并结合矿井地质条件，编制F2断层专项停采及支护措施、小窑采空区26个放水孔方案、链臂锯切缝技术实施方案，建立起设计施工、验收等完善的技术体系，保证无煤柱开采在技术上可行、在方案上合理、在实施上严密。
啃下技术难题“硬骨头”
12#410盘区81043、81041工作面断层多，顶板压力大，巷道易发生变形，造成事故隐患。针对这一技术难题，该矿极具创新性地使用了链臂锯切顶技术。不同于传统无煤柱工作面采用的定向爆破切顶技术，通过链臂锯切缝，在局部范围切断工作面顶板应力传递，减弱巷道顶板压力，利用顺巷锚索梁配合单体柱进行补强加固，控制顶板下沉，使所留巷道围岩能够最大限度地发挥自身承载作用，减少巷道变形，保证留巷效果。此外，链臂锯切缝能够更好地保护巷道顶板完整性，81043工作面煤层回采后，在矿山压力作用下，顶板沿链臂锯预切缝垮落形成巷帮，利用原巷道部分空间和支护自动形成新巷道，作为下一个工作面(81041工作面)的回采巷道。由于现场施工原因导致链臂锯无法切顶的区域，团队设计了定向爆破与密集钻孔卸压双方案，保证无煤柱工作面留巷工艺的顺利实施。
开启降本增效“新引擎”
本着因地制宜、节约成本的原则，该矿将工作面附近划分为三个区：超前支护区(工作面前方30m)，架后临时支护区(架后0m-200m)和成巷稳定区(架后200m之后)，不同分区根据需要采取不同的支护措施，精心设计单体液压支柱的布置数量及排距，选用单体支柱配合π型钢梁对架后临时支护区进行支护，在趋于稳定状态的区域将临时支护单体移到架后进行支护，只保留11#工字钢进行挡矸，在保证安全的前提下有效降低了支护施工费用。使用小煤柱开采技术，可比普通30-40米煤柱多采出60万吨左右的煤炭，81041、81043工作面无煤柱开采成功实施后，节省新掘巷道250米、单体柱500根，可采储量近20万吨，经济效益显著。目前，小煤柱、无煤柱开采技术正在其他工作面进行推广应用。
(刘畅)
