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三软多灾害煤层照样可以无煤柱开采

——韩城矿业探索沿空留巷施工工艺纪实

2017-3-31 16:58:49 作者:程仙芳

陕西煤业化工集团韩城矿业公司自主研发的沿空留巷无煤柱开采工艺,经过6年持续攻关,在三软多灾害煤层开创了无煤柱开采新工艺,形成了特有的沿空留巷成套技术,不仅提高了煤炭资源回收率,而且每年可产生间接效益1亿多元。

韩城矿业公司继推广泵送混凝土柔模支护沿空留巷技术、铝合金模板支护技术后,2016年开始试验切顶卸压沿空留巷技术并取得成功,全年累计留巷1970米,提高了单进效率,缓解了采掘接续紧张的局面,降低了生产成本。

尝试沿空留巷多种充填工艺

韩城矿区地质条件复杂,施工单进效率低,矿井采掘接续紧张,加上水、瓦斯等灾害严重,制约着矿井安全生产。而韩城矿业公司自建立以来,一直采用传统留煤柱开采方法。2010年,韩城矿业公司开始研究在复杂地质条件下应用沿空留巷技术开采煤层。

“我们经过探索不同复杂地质条件下留巷围岩变形规律,先后采用了柔模支护、铝合金模板支护、切顶留巷支护,研发了沿空留巷快速充填工艺,发明了刚性模板充填、柔模充填和模箱充填等多种综合充填工艺体系,建立了沿空留巷技术标准及管理规范体系。”该公司副总工程师刘效贤说。

然而在实际应用中,仍有个别留巷围岩变形。“直接引进110工法切顶卸压自动成巷新技术和设备,费用较高。这对我们公司来说负担有点重。为此,我们开始寻找一条自己的出路。”韩城矿业公司董事长王世斌说。

在象山矿因地制宜搞试验

2015年12月,王世斌等公司领导和其他科研人员陆续外出学习先进技术。同时,由刘效贤牵头组建了科研小组,先后前往神华神东煤炭集团哈拉沟煤矿和四川省煤炭产业集团达竹煤电金刚煤矿考察学习新技术。

经过充分学习后,韩城矿业公司决定在其下属象山矿试验切顶卸压沿空留巷技术。为此,科研小组成员根据该矿井特点设计出一套研究方案,即利用锚索对巷道顶板加强支护,利用锚杆钻机施工爆破钻孔、爆破预裂顶板,在顶板形成裂缝。韩城矿业公司还利用矿山压力实现沿空切顶,将顶板切落,并让切落的顶板形成巷帮,压实并隔断采空区,从而自动形成下一条回采巷道。

2016年1月21日,韩城矿业在象山矿3号煤21307工作面正式开始技术试验。

科研小组成员先在该工作面皮带机尾支架掩护梁与混凝土墙体之间实施爆破预裂,考察切顶卸压效果。成功后,他们又在柔模墙处进行切顶卸压试验,考察去混凝土墙体切顶卸压效果。截至2016年3月底,该工作面共计留巷110米,且试验后的留巷切顶效果明显,切顶垮落充分,巷道顶底板移近量在设计允许范围之内。该矿全年采用该方法留巷1970米。

面对施工中出现的打孔夹钻、装药困难、支柱钻底严重、采空区悬顶等难题,科研小组成员多次深入井下现场分析问题原因,有针对性地研究改进方案和措施,同时也使巷道变形得到有效控制。在施工工艺方面,科研小组通过泵送混凝土充填沿空留巷,建立了机械化快速充填系统,完善了切顶卸压沿空留巷技术,形成了具有韩城特色的施工工艺。

无煤柱开采好处多

“在施工过程中,为了节约成本,科研小组用锚杆钻机代替价值80万元的专业钻机进行施工,用PVC管替代专业聚能管装炸药。经多次试验和不断改进,科研小组解决了打眼工艺难掌握和装药难的问题。”象山矿采掘副总工程师钱万学说:“这不仅节省了500万元设计费,而且节省设备费用70多万元。”

这项技术实现了在三软多灾害煤层进行无煤柱开采,使一个工作面少掘一条巷道;改变了通风方式,解决了上隅角瓦斯积聚问题,避免了工作面应力集中,大幅降低了综采工作面生产成本,提高了资源回收率。此外,该技术还在沿空留巷方面取得了3项实用新型专利,并获得陕西省多项科技大奖。

“采用这项技术后,2016年公司原煤工效同比提高了36%,每吨成本同比下降64元,同比减亏12.9亿元。”王世斌说:“未来将不断完善和推广应用切顶卸压沿空留巷技术,在简化工艺、提高工效方面大胆尝试,还将在不同煤层探索沿空留巷施工工艺。”△

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