近年來,面對深部開采難度加大、災害并存、老區資源(yuan)日漸枯竭等突(tu)出問(wen)題,新礦(kuang)集(ji)團按(an)照能源(yuan)集(ji)團《關于實(shi)施“一提雙優”建設的指導意見》要求,顛覆思路,科學應對,能采盡(jin)采,能收盡(jin)收,先后成功應用“110工法”新型(xing)沿(yan)空留(liu)巷、連采連充(chong)和(he)新型(xing)超前支護等一系列革(ge)新工藝,“一提雙優”工作進展(zhan)成效顯著。
一、無(wu)煤(mei)柱切頂留巷(xiang)——提(ti)高(gao)了(le)(le)留巷(xiang)質量和(he)效率(lv),消除應力集中,緩(huan)解(jie)了(le)(le)生(sheng)產接續緊張(zhang)的局面。
為解(jie)決采掘接續緊張問題,2010年(nian)(nian)以來新(xin)(xin)礦(kuang)集團各礦(kuang)井開(kai)展了巷(xiang)(xiang)內預置充填墻(qiang)沿空留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)試驗,由于頂板壓(ya)力大(da)(da),充填體抗剪切(qie)能(neng)力差,易向采空區傾倒,損壞嚴重,圍巖變(bian)形大(da)(da),留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)效果(guo)不理(li)想,需進一(yi)步研(yan)究。近幾年(nian)(nian)來我們積極(ji)和科(ke)研(yan)院校(xiao)合作,借鑒“110工法”原理(li),與新(xin)(xin)礦(kuang)實際(ji)相(xiang)結合,發揮注(zhu)漿(jiang)錨索(suo)工作效能(neng),從支護、切(qie)頂、封堵(du)、監測(ce)等(deng)工藝入手(shou),創新(xin)(xin)“薄及中厚煤層自垮成巷(xiang)(xiang)技術(shu)”、“恒阻大(da)(da)變(bian)形錨索(suo)+注(zhu)漿(jiang)錨索(suo)”、“注(zhu)漿(jiang)錨索(suo)+礦(kuang)壓(ya)在(zai)線實時監測(ce)”多種(zhong)切(qie)頂留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)工藝,在(zai)各礦(kuang)井具備條件的一(yi)次采全高煤層推廣應用(yong),其中內蒙上(shang)海(hai)廟礦(kuang)區在(zai)大(da)(da)埋(mai)深、大(da)(da)傾角、大(da)(da)采高、多重災(zai)害疊(die)加影響下(xia)實現成功切(qie)頂留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)。
(一)掌(zhang)握規律,準確把控沿空留巷圍巖(yan)變(bian)形機理是成功留巷的前提。
1.關鍵理論支撐
20世紀巖(yan)層運動控制的(de)(de)(de)研究依據是錢鳴高院士(shi)的(de)(de)(de)“砌體(ti)梁(liang)”理(li)(li)論(lun)(lun)和宋振騏院士(shi)的(de)(de)(de)“傳(chuan)遞巖(yan)梁(liang)”理(li)(li)論(lun)(lun)為主要標志。這兩種理(li)(li)論(lun)(lun)的(de)(de)(de)提出對(dui)行(xing)業的(de)(de)(de)技術進步和安全開采做出了巨(ju)大的(de)(de)(de)貢獻,對(dui)巖(yan)層運動控制有著很(hen)好的(de)(de)(de)指導意義。兩個理(li)(li)論(lun)(lun)的(de)(de)(de)共(gong)同點都(dou)是研究頂(ding)板巖(yan)層的(de)(de)(de)運動規律(lv)—平面結(jie)(jie)構。21世紀隨著監(jian)測(ce)手段的(de)(de)(de)進步使得研究采場應力控制和三維空間結(jie)(jie)構成為可能(neng)。
新礦集團采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)覆(fu)巖空(kong)間(jian)(jian)結(jie)構(gou)理(li)論分析(xi)(xi)和“震動(dong)場—應(ying)(ying)力場”一體(ti)化聯合監(jian)(jian)(jian)測(ce)技術結(jie)合,研究(jiu)采(cai)(cai)(cai)(cai)掘(jue)空(kong)間(jian)(jian)結(jie)構(gou)的應(ying)(ying)力規律(lv)(lv)(lv),其中高(gao)精度(du)多用(yong)途(tu)微(wei)地震監(jian)(jian)(jian)測(ce)系統—區域分析(xi)(xi),應(ying)(ying)力在線監(jian)(jian)(jian)測(ce)系統—局部分析(xi)(xi)。一是宏觀上:采(cai)(cai)(cai)(cai)用(yong)高(gao)精度(du)微(wei)地震監(jian)(jian)(jian)測(ce)技術,對(dui)不同(tong)條件下采(cai)(cai)(cai)(cai)場宏觀礦壓(ya)(ya)規律(lv)(lv)(lv)重新研究(jiu),為(wei)(wei)確(que)(que)定(ding)頂板(ban)壓(ya)(ya)力、導水范圍(wei)(wei)、煤層破(po)裂(lie)范圍(wei)(wei)、底板(ban)破(po)裂(lie)深(shen)度(du)和進行區域性(xing)動(dong)力災(zai)害預警等提供依據(ju)。二是微(wei)觀上:以具體(ti)布置方式為(wei)(wei)研究(jiu)對(dui)象,在大量現場監(jian)(jian)(jian)測(ce)、工業性(xing)試驗(yan)基(ji)礎(chu)上,研究(jiu)不同(tong)條件下巷道圍(wei)(wei)巖變形(xing)規律(lv)(lv)(lv)、側煤體(ti)裂(lie)隙(xi)發(fa)育規律(lv)(lv)(lv)、沿空(kong)巷道變形(xing)機理(li)及控制技術,為(wei)(wei)確(que)(que)定(ding)工作面(mian)的采(cai)(cai)(cai)(cai)動(dong)影響(xiang)距離、覆(fu)巖空(kong)間(jian)(jian)結(jie)構(gou)特征、確(que)(que)定(ding)合理(li)的巷道支護參數等提供依據(ju)。
2.切頂(ding)卸壓(ya)沿(yan)空留巷圍巖(yan)變(bian)形過(guo)程(cheng)分(fen)析
沿空(kong)留(liu)巷(xiang)(xiang)圍(wei)巖變(bian)(bian)形過程,具體可分為以下(xia)幾個(ge)階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan):第(di)(di)Ⅰ階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),掘(jue)進(jin)變(bian)(bian)形階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),巷(xiang)(xiang)道(dao)開挖打(da)破了原巖應(ying)力(li)平衡(heng)狀態,圍(wei)巖應(ying)力(li)產(chan)生調整。第(di)(di)Ⅱ階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),掘(jue)進(jin)穩(wen)(wen)定階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),巷(xiang)(xiang)道(dao)掘(jue)進(jin)引起的圍(wei)巖應(ying)力(li)重新分布應(ying)力(li)達到二(er)次平衡(heng)。第(di)(di)Ⅲ階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),一次采(cai)(cai)(cai)(cai)動(dong)(dong)(dong)變(bian)(bian)形階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),分超(chao)前采(cai)(cai)(cai)(cai)動(dong)(dong)(dong)變(bian)(bian)形和滯后采(cai)(cai)(cai)(cai)動(dong)(dong)(dong)變(bian)(bian)形兩個(ge)階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan)。超(chao)前采(cai)(cai)(cai)(cai)動(dong)(dong)(dong)變(bian)(bian)形主要(yao)是受(shou)第(di)(di)一個(ge)工作(zuo)面超(chao)前支承(cheng)壓(ya)力(li)影(ying)響(xiang),滯后采(cai)(cai)(cai)(cai)動(dong)(dong)(dong)變(bian)(bian)形階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan)源于(yu)(yu)開采(cai)(cai)(cai)(cai)擾動(dong)(dong)(dong)。第(di)(di)Ⅳ階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),留(liu)巷(xiang)(xiang)穩(wen)(wen)定階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),沿空(kong)留(liu)巷(xiang)(xiang)的擾動(dong)(dong)(dong)應(ying)力(li)源消失(shi),圍(wei)巖變(bian)(bian)形趨(qu)于(yu)(yu)穩(wen)(wen)定。第(di)(di)Ⅴ階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),二(er)次采(cai)(cai)(cai)(cai)動(dong)(dong)(dong)變(bian)(bian)形階(jie)(jie)(jie)(jie)(jie)段(duan),下(xia)一個(ge)工作(zuo)面的回采(cai)(cai)(cai)(cai),沿空(kong)留(liu)巷(xiang)(xiang)圍(wei)巖重新受(shou)到超(chao)前支承(cheng)壓(ya)力(li)的影(ying)響(xiang),圍(wei)巖變(bian)(bian)形量急劇增加,直(zhi)至該工作(zuo)面推過后,留(liu)巷(xiang)(xiang)服務期結束。
(二)切頂卸壓,合理(li)切頂爆破參數選(xuan)取(qu)和支護(hu)工藝(yi)是成功留巷(xiang)的關鍵。
一是(shi)“切(qie)(qie)(qie)的開”:實踐表明采(cai)空(kong)區頂(ding)板的沿(yan)切(qie)(qie)(qie)頂(ding)排(pai)冒落的及不(bu)及時、效(xiao)果好(hao)不(bu)好(hao),切(qie)(qie)(qie)頂(ding)爆破參數的選取是(shi)關(guan)鍵。定(ding)(ding)向(xiang)預(yu)裂聚(ju)能爆破,綜(zong)采(cai)工(gong)作面“Z型(xing)”切(qie)(qie)(qie)縫(feng)頂(ding)板控(kong)制技術,在(zai)非(fei)設定(ding)(ding)方向(xiang)上產(chan)(chan)生均(jun)勻壓(ya)力(li),在(zai)設定(ding)(ding)方向(xiang)上產(chan)(chan)生集中(zhong)拉力(li),實現(xian)巖體定(ding)(ding)向(xiang)預(yu)裂切(qie)(qie)(qie)縫(feng),有(you)效(xiao)控(kong)制采(cai)動壓(ya)力(li)對(dui)留(liu)巷起(qi)始(shi)點的影(ying)響,保障了留(liu)巷頂(ding)板“切(qie)(qie)(qie)得開”。
二是“拉的(de)(de)住(zhu)”: 切頂(ding)(ding)沿空(kong)留巷(xiang)(xiang)采(cai)(cai)空(kong)區(qu)側(ce)頂(ding)(ding)板(ban)為巷(xiang)(xiang)道(dao)變形破壞的(de)(de)關鍵部(bu)位(wei),在(zai)巷(xiang)(xiang)道(dao)一次全錨(mao)索(suo)支護的(de)(de)基(ji)(ji)礎上(shang),工(gong)作面回(hui)采(cai)(cai)前(qian),采(cai)(cai)用(yong)恒(heng)阻(zu)大變形錨(mao)索(suo)加(jia)固巷(xiang)(xiang)道(dao)靠近采(cai)(cai)空(kong)區(qu)一排側(ce)頂(ding)(ding)板(ban),通過恒(heng)阻(zu)大變形錨(mao)索(suo)加(jia)固采(cai)(cai)空(kong)區(qu)側(ce)頂(ding)(ding)板(ban),提高了(le)頂(ding)(ding)板(ban)巖層在(zai)實體(ti)煤側(ce)的(de)(de)抗彎矩能(neng)力(li),有效阻(zu)止了(le)頂(ding)(ding)板(ban)的(de)(de)離層和錯動;頂(ding)(ding)板(ban)巖層抗彎矩能(neng)力(li)的(de)(de)增加(jia)限制了(le)基(ji)(ji)本頂(ding)(ding)向采(cai)(cai)空(kong)區(qu)的(de)(de)旋轉(zhuan),減小(xiao)了(le)基(ji)(ji)本頂(ding)(ding)對采(cai)(cai)空(kong)區(qu)側(ce)直(zhi)接頂(ding)(ding)的(de)(de)擠壓力(li),避免了(le)采(cai)(cai)空(kong)區(qu)側(ce)直(zhi)接頂(ding)(ding)圍巖擠壓破碎,防止垮(kua)冒﹑漏(lou)冒現象(xiang)的(de)(de)發生。
通過頂板變化規律研究,在留(liu)巷(xiang)巷(xiang)道頂板非采空區一(yi)排處二次施(shi)工(gong)注漿錨索加固(gu)(gu)支護,漿體(ti)充填(tian)至(zhi)裂隙和錨索孔(kong)徑(jing)內,將(jiang)破碎圍(wei)巖粘合加固(gu)(gu),錨索實現全(quan)錨,對頂板進行(xing)二次加固(gu)(gu)組合,形成(cheng)一(yi)個完整的(de)穩定的(de)“再生(sheng)巖體(ti)”充分(fen)發揮了(le)圍(wei)巖的(de)自撐(cheng)能力,提升沿(yan)空留(liu)巷(xiang)效果。
三是“封(feng)得(de)好”:采(cai)(cai)用頂(ding)板充分(fen)垮(kua)落形成充填(tian)體,配(pei)以U型鋼可縮(suo)性(xing)支柱(工字鋼支柱)和金屬網(wang)進行擋矸封(feng)堵(du),取代了矸石袋(dai)、膏體等充填(tian)材(cai)料,避免了架后臨時(shi)支護和人工堆(dui)(充)充填(tian)材(cai)料,杜絕了架后頂(ding)板對操作人員的威脅(xie)。為防止留巷采(cai)(cai)空區(qu)側漏(lou)(lou)風及(ji)有害氣(qi)體涌出,采(cai)(cai)取雙層(ceng)風筒布防漏(lou)(lou)風技術措施或通過采(cai)(cai)用向頂(ding)板、煤幫噴涂快速(su)密閉(bi)材(cai)料進行封(feng)堵(du),達(da)到了有效封(feng)堵(du)采(cai)(cai)空區(qu)“封(feng)得(de)好”的目的。
(三)在(zai)線(xian)監控,及時分析觀(guan)測數據優(you)化設計(ji)是(shi)成功留巷(xiang)的保(bao)障。
一(yi)是強化沿空(kong)留巷(xiang)(xiang)數(shu)據(ju)觀測(ce)(ce)。強化各類(lei)(lei)沿空(kong)留巷(xiang)(xiang)數(shu)據(ju)觀測(ce)(ce),制定各類(lei)(lei)觀測(ce)(ce)方案,包括頂板離層監(jian)測(ce)(ce)、留巷(xiang)(xiang)表面(mian)位移觀測(ce)(ce)、錨索受(shou)力(li)和變(bian)形量監(jian)測(ce)(ce)、單體支(zhi)柱(zhu)(或超(chao)后支(zhi)架)受(shou)力(li)及(ji)縮量監(jian)測(ce)(ce)、超(chao)前應力(li)集中區監(jian)測(ce)(ce)、沿空(kong)側巷(xiang)(xiang)幫(bang)(bang)(bang)側向(xiang)(xiang)壓力(li)監(jian)測(ce)(ce)、瓦斯、CO及(ji)漏(lou)風(feng)監(jian)測(ce)(ce)等。在工作(zuo)面(mian)回(hui)采過程中,對(dui)工作(zuo)面(mian)前方煤(mei)壁內(nei)超(chao)前應力(li)集中區監(jian)測(ce)(ce),掌(zhang)握(wo)(wo)采場超(chao)前應力(li)影響范圍及(ji)強度。對(dui)巷(xiang)(xiang)幫(bang)(bang)(bang)側向(xiang)(xiang)壓力(li)的(de)監(jian)測(ce)(ce),掌(zhang)握(wo)(wo)巷(xiang)(xiang)幫(bang)(bang)(bang)側向(xiang)(xiang)壓力(li)變(bian)化規律,監(jian)測(ce)(ce)數(shu)據(ju)實時傳輸至井上電腦終(zhong)端,用(yong)于系統分析(xi)應力(li)變(bian)化情況。
二是(shi)加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)觀(guan)(guan)測資料的(de)(de)分(fen)析應(ying)(ying)用。日常工作中加(jia)(jia)強(qiang)(qiang)觀(guan)(guan)測資料的(de)(de)分(fen)析應(ying)(ying)用,形成“初始設(she)計(ji)—數據觀(guan)(guan)測—修改(gai)設(she)計(ji)—再(zai)(zai)觀(guan)(guan)測—再(zai)(zai)修改(gai)”的(de)(de)逐步(bu)完善(shan)程(cheng)序。通過強(qiang)(qiang)化各(ge)類沿(yan)空留(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)數據觀(guan)(guan)測,分(fen)析留(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)各(ge)種參數,不斷優(you)化留(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)各(ge)環節設(she)計(ji)。
新礦(kuang)集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)自2017年(nian)開展(zhan)新型沿(yan)空(kong)留(liu)巷以來有效(xiao)留(liu)巷進尺36646m,通過(guo)觀測數據分(fen)析,巷道(dao)頂底板(ban)平均(jun)變形量(liang)較(jiao)原矸石帶壘(lei)砌留(liu)巷減少200-350mm,兩幫(bang)平均(jun)移(yi)近量(liang)減少350-400mm,減小了后期(qi)留(liu)巷返修工(gong)(gong)(gong)程量(liang),降低(di)(di)工(gong)(gong)(gong)人(ren)勞動(dong)強度。新型沿(yan)空(kong)留(liu)巷工(gong)(gong)(gong)藝應(ying)用范(fan)圍已擴(kuo)展(zhan)到多數主采(cai)(cai)煤層,實現(xian)了采(cai)(cai)區(qu)(qu)單翼逐(zhu)面(mian)無(wu)縫(feng)接(jie)續(xu),采(cai)(cai)區(qu)(qu)回收(shou)率提高了9%,降低(di)(di)了掘進工(gong)(gong)(gong)程量(liang),有效(xiao)緩解了生(sheng)產(chan)接(jie)續(xu);零(ling)煤柱留(liu)設,消除煤柱應(ying)力(li)(li)集(ji)(ji)中,避免了采(cai)(cai)掘相互影響,降低(di)(di)了沖擊危險;實現(xian)“Y型”通風,解決了上隅角瓦斯超限,有利(li)于災害防治,具(ju)有較(jiao)大的社會經濟(ji)效(xiao)益。2019年(nian)新礦(kuang)集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)規劃(hua)推(tui)廣新型沿(yan)空(kong)留(liu)巷工(gong)(gong)(gong)藝留(liu)巷25000m,力(li)(li)爭30000m。屆時,留(liu)巷比例將占全集(ji)(ji)團(tuan)(tuan)公司回采(cai)(cai)巷道(dao)的20%左右,能有力(li)(li)保證工(gong)(gong)(gong)作(zuo)面(mian)順序(xu)接(jie)續(xu),簡(jian)化(hua)生(sheng)產(chan)布(bu)局,合理控制水平、煤層、采(cai)(cai)區(qu)(qu)、采(cai)(cai)掘工(gong)(gong)(gong)作(zuo)面(mian)數量(liang) 。
二、智能化連(lian)采(cai)連(lian)充盤活了淺部(bu)和(he)各類煤柱資源,實(shi)現了老區礦井向淺部(bu)采(cai)場(chang)的轉移。
連(lian)采(cai)連(lian)充(chong)(chong)(chong)工藝是解(jie)放新礦集(ji)團老區(qu)壓覆(fu)資源、消(xiao)化巨量(liang)矸(gan)石(shi)、置換提升產(chan)能、實(shi)現安全生(sheng)產(chan)的(de)重(zhong)要(yao)手段。在省內外(wai)示范工程帶(dai)動下(xia),連(lian)采(cai)連(lian)充(chong)(chong)(chong)采(cai)煤(mei)(mei)(mei)法獲(huo)得國家(jia)煤(mei)(mei)(mei)監局(ju)和(he)省煤(mei)(mei)(mei)監局(ju)領(ling)導的(de)認(ren)可,為技術推廣(guang)應(ying)用創造了(le)條(tiao)件(jian),為應(ying)對新的(de)產(chan)業(ye)政策風險(xian)和(he)環(huan)保(bao)風險(xian)及實(shi)現重(zhong)大災害防治提供了(le)技術支持。今年(nian)(nian)上半(ban)年(nian)(nian)新礦集(ji)團五對礦井先后實(shi)施了(le)連(lian)采(cai)連(lian)充(chong)(chong)(chong)采(cai)煤(mei)(mei)(mei)法,累計完(wan)成(cheng)充(chong)(chong)(chong)填開(kai)采(cai)以(yi)矸(gan)換煤(mei)(mei)(mei)量(liang)88萬噸。
(一(yi))連(lian)(lian)采連(lian)(lian)充工藝研究
連采(cai)連充結合了美國、澳洲(zhou)廣泛應用的(de)(de)短(duan)壁連續采(cai)煤(mei)技術(旺格(ge)維利采(cai)煤(mei)法),堅持采(cai)充同(tong)步設計,采(cai)為充,充為采(cai),追求兩者(zhe)的(de)(de)協調高(gao)效。借鑒其短(duan)壁高(gao)效開采(cai)方法,利于頂(ding)板(ban)控制和交(jiao)替作業;改造工作面布置方式(shi),解決通風和安全出口的(de)(de)問(wen)題(ti)。
裕興煤(mei)(mei)礦(kuang)與中(zhong)(zhong)國礦(kuang)業大學(北(bei)京)委托中(zhong)(zhong)國煤(mei)(mei)炭工(gong)業協會組織(zhi)(zhi)了(le)“年產(chan)百(bai)萬噸連采(cai)(cai)連充工(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)”技(ji)術(shu)鑒定,由三名中(zhong)(zhong)國工(gong)程院(yuan)院(yuan)士親自(zi)出(chu)席(xi),給予“為綠色(se)開(kai)采(cai)(cai)提供(gong)了(le)技(ji)術(shu)支撐”和(he)(he)“國際(ji)領(ling)(ling)先(xian)”的(de)(de)評價。相關論文已多(duo)次在國際(ji)和(he)(he)國內期刊發表,受(shou)到了(le)國內外普遍(bian)認可。在技(ji)術(shu)創新過(guo)程中(zhong)(zhong),新礦(kuang)集團堅持(chi)了(le)“兼容(rong)并蓄、優化組合(he)、核心突破(po)、目(mu)(mu)標(biao)(biao)引領(ling)(ling)、梯次遞(di)進、良(liang)性循環”的(de)(de)研究和(he)(he)實(shi)(shi)踐方法,已實(shi)(shi)現連采(cai)(cai)連充工(gong)作(zuo)(zuo)面(mian)“11553”生產(chan)組織(zhi)(zhi)目(mu)(mu)標(biao)(biao)模式,即“一(yi)面(mian)一(yi)機、月(yue)產(chan)5萬噸、充填5萬噸、用(yong)工(gong)30人(ren)”,其中(zhong)(zhong)用(yong)工(gong)包括(kuo)地面(mian)至井下(xia)所有采(cai)(cai)煤(mei)(mei)、充填、檢修人(ren)員。通過(guo)充實(shi)(shi)率(lv)和(he)(he)充填強度兩大關鍵指標(biao)(biao)綜合(he)控制,開(kai)采(cai)(cai)兩層煤(mei)(mei)合(he)計12米厚,四年共計開(kai)采(cai)(cai)12個工(gong)作(zuo)(zuo)面(mian),測得(de)地表最大下(xia)沉(chen)值200mm,均在地表沉(chen)降控制I級標(biao)(biao)準范圍內。
孫村煤(mei)礦、翟鎮煤(mei)礦、協莊煤(mei)礦在新(xin)汶礦區薄(bo)及中(zhong)厚煤(mei)層、應力集(ji)中(zhong)區、地表密(mi)集(ji)建筑群的(de)工廣和(he)井筒壓覆煤(mei)層中(zhong)建成連(lian)(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)(lian)充工作面,重點解決遺(yi)留煤(mei)柱回收(shou)難題。通(tong)過試采(cai),驗證(zheng)了對新(xin)汶礦區孤島煤(mei)柱充填(tian)開采(cai)的(de)可行性,連(lian)(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)(lian)充實現了分(fen)塊(kuai)切割(ge)、小(xiao)能量釋放、快(kuai)速充填(tian)接管頂板、強(qiang)度和(he)密(mi)實度充分(fen)保(bao)證(zheng)等控(kong)制。
長城六礦應用連采連充采煤法,重點解決煤層(ceng)傾(qing)角較大的問題。
(二)連(lian)采(cai)連(lian)充使用效果
新礦集團分別在省外新區和省內老區開展了試驗性開采,取得了較好效果。一是頂板管理方面。因連采連充實現了分段切塊式采煤,采后即充、全采全充、固體膠結,頂板管理是在全錨固基礎上再充填接頂,可以做到直接頂不斷裂,充填體在吸收和轉移應力方面比較有優勢,充填體與圍巖呈現“同步響應、共同增強”的響應特征更明顯。孫村煤礦充填面已在淺部煤柱試采半個工作面(10000m2),地面未觀測到下沉,工作面充填體充實率和強度分別達到95%和6MPa,無任何裂縫和片落。裕興煤礦開采近五年來,安全采出煤炭400多萬噸,地表變形完全在設計范圍,實現了與生態園區的協調發展。二是防滅火管理方面。裕興礦全礦井連采連充,取消了自燃發火煤層必備的注氮注漿和束管監測系統。三是水害治理方面。頂底板上下三帶縮減為一個弱緩沉帶,含水層得到有效保護。四是輔助運輸方面。裕興礦全礦井連采連充,輔助運輸大幅簡化,一部單軌吊解決全礦輔助運輸問題。五是智能化建設方面。孫村煤礦連采連充工作面每個生產班只有6人,裕興礦全礦井每天下井總人數170人,年充填采煤百萬噸。
(三)全力推進智(zhi)能化高效連采連充(chong)工作面建設(she)
智(zhi)能(neng)化高效(xiao)連采連充工作,通(tong)過系(xi)(xi)列(lie)機器人(ren)和配套自動化生產系(xi)(xi)統,實現工作面支巷(xiang)采煤(mei)無人(ren)、充填無人(ren),支巷(xiang)作業快進快出快充,科學(xue)設(she)計支巷(xiang)斷面,取消(xiao)支巷(xiang)頂幫支護,采煤(mei)效(xiao)率將大(da)幅提升。
1.做好目(mu)標引領(ling)。規(gui)劃(hua)在新區(qu)建(jian)設連(lian)(lian)采連(lian)(lian)充(chong)“11883”生(sheng)產組(zu)織模(mo)式(shi),即“一(yi)面一(yi)機、月(yue)產8萬(wan)噸(dun)、充(chong)填8萬(wan)噸(dun)、用工(gong)30人(ren)”的百人(ren)百萬(wan)噸(dun)連(lian)(lian)采連(lian)(lian)充(chong)工(gong)作面。在老區(qu)建(jian)設“11332”生(sheng)產組(zu)織模(mo)式(shi),即 “一(yi)面一(yi)機、月(yue)產3萬(wan)噸(dun)、充(chong)填3萬(wan)噸(dun)、用工(gong)20人(ren)”的高效連(lian)(lian)采連(lian)(lian)充(chong)工(gong)作面。
2.做(zuo)好裝備(bei)支撐(cheng)。下(xia)一步聚力攻(gong)關智(zhi)能化高效連采連充(chong)工作面的關鍵技術(shu)研發(fa),為提升連采連充(chong)采煤技術(shu)的安全(quan)性、適應(ying)性和(he)高生產效率做(zuo)技術(shu)支撐(cheng)。重點研發(fa):一是連續掘(jue)進機(ji)器人(ren),實(shi)現(xian)遠程可視(shi)化“一鍵啟動”自動截(jie)割操控;二(er)是后配套連續運輸(shu)機(ji)器人(ren),實(shi)現(xian)全(quan)順槽連續運輸(shu)生產不間斷;三是充(chong)填(tian)下(xia)端(duan)頭液壓快速封(feng)(feng)堵機(ji)器人(ren),實(shi)現(xian)充(chong)填(tian)安全(quan)高效封(feng)(feng)堵。四是充(chong)填(tian)上(shang)三角(jiao)高效密實(shi)充(chong)填(tian)機(ji)器人(ren),實(shi)現(xian)近水平煤層的高效充(chong)填(tian)。
3.做好(hao)技術支持。充分發揮(hui)充填開(kai)(kai)(kai)采(cai)(cai)(cai)(cai)國家(jia)工程實(shi)驗(yan)室(shi)作用,聘請知名(ming)專家(jia)、院(yuan)士形成產(chan)學研有(you)機結合的(de)科技創新體(ti)系。聚力攻關大埋深、厚松散煤層和承(cheng)壓(ya)(ya)水上開(kai)(kai)(kai)采(cai)(cai)(cai)(cai),以新巨龍公司的(de)鐵路下壓(ya)(ya)煤和趙官礦面(mian)對的(de)承(cheng)壓(ya)(ya)水威脅(xie),村莊及構(gou)筑物(wu)搬遷難度大、費用高(gao)、周期長的(de)現狀,在連(lian)采(cai)(cai)(cai)(cai)連(lian)充開(kai)(kai)(kai)采(cai)(cai)(cai)(cai)技術工藝方面(mian)進行積極探索和實(shi)踐,突破一(yi)批綠(lv)色開(kai)(kai)(kai)采(cai)(cai)(cai)(cai)的(de)共性和關聯性技術問題(ti)。
三(san)、新型主(zhu)動超前支(zhi)護(hu)系統(tong)—— 提高回采巷道支(zhi)護(hu)強(qiang)(qiang)度(du),降低支(zhi)回工作(zuo)量和(he)勞動強(qiang)(qiang)度(du)。
為提(ti)高工(gong)作面(mian)(mian)超前主(zhu)動支(zhi)(zhi)護強度(du),實現上下(xia)端頭無(wu)人化(hua)作業,新(xin)礦集團(tuan)顛(dian)覆思(si)路(lu),反復論證和(he)現場試驗,首次在采煤工(gong)作面(mian)(mian)上、下(xia)兩巷(xiang)創(chuang)新(xin)應(ying)用了集頂板支(zhi)(zhi)護、圍(wei)巖實時在線監測于一體(ti),以“注(zhu)漿錨索桁架(jia)粱(liang)+礦壓在線實時監測”為主(zhu)要(yao)支(zhi)(zhi)護方式(shi)和(he)監測手段的新(xin)型超前支(zhi)(zhi)護系統,并得(de)到上級主(zhu)管部門認可和(he)兄弟單位的廣(guang)泛學(xue)習推廣(guang)。
(一(yi))工(gong)藝概況
堅持以(yi)遵(zun)守規程(cheng)、安全可靠(kao)、積極穩妥(tuo)三大原(yuan)則為前(qian)提,在(zai)薄及中厚煤層(ceng)以(yi)“注漿錨索桁架(jia)粱+礦壓(ya)(ya)在(zai)線實時監測(ce)”為主(zhu)要(yao)支(zhi)(zhi)護(hu)方式和監測(ce)手段的新型超前(qian)支(zhi)(zhi)護(hu)系統,逐步替代了(le)單(dan)體液壓(ya)(ya)支(zhi)(zhi)柱、架(jia)棚等傳統超前(qian)支(zhi)(zhi)護(hu)形式,提高了(le)回采巷(xiang)道支(zhi)(zhi)護(hu)強(qiang)度,減少具(ju)有沖擊地壓(ya)(ya)等災害工(gong)作(zuo)面兩(liang)巷(xiang)用人,降低巷(xiang)道返修(xiu)量、兩(liang)巷(xiang)支(zhi)(zhi)回柱工(gong)作(zuo)量和職(zhi)工(gong)勞動強(qiang)度。
(二(er))使用(yong)效果
1.應(ying)用(yong)范圍廣(guang)。孫村、良莊(zhuang)(zhuang)(zhuang)、華豐、協莊(zhuang)(zhuang)(zhuang)、潘西、翟鎮、鄂莊(zhuang)(zhuang)(zhuang)、新陽、趙(zhao)官、長城(cheng)二、長城(cheng)三等13對礦井30個(ge)工作面(mian)開展了替代超前單體液壓支柱工作,應(ying)用(yong)了“注漿錨索+”新型超前支護,提高了支護強度(du),減少生產用(yong)人。
2.應用效(xiao)果(guo)好。試(shi)驗(yan)“注漿錨索+”新型超前支(zhi)護的工作面成功(gong)推采8000m,通過圍巖變形觀測,工作面平均頂底板(ban)移近(jin)量124mm。
3.降(jiang)低(di)勞(lao)動(dong)強度。13對礦井30個工(gong)作面累計單(dan)(dan)班取消超前支護工(gong)110人,平均單(dan)(dan)班單(dan)(dan)面減(jian)員3人,累計減(jian)少了(le)支、回(hui)單(dan)(dan)體支柱46275棵(ke),降(jiang)低(di)了(le)職工(gong)勞(lao)動(dong)強度,明顯改善作業(ye)環(huan)境。
4.監測(ce)(ce)手段齊(qi)全。為確保“注(zhu)漿(jiang)錨索+”新型(xing)超(chao)前支(zhi)護可(ke)靠(kao)性,多數礦井普(pu)遍使用圍巖松動圈(quan)監測(ce)(ce)、巷(xiang)道(dao)表面位移監測(ce)(ce)、錨索受力監測(ce)(ce)、應(ying)力在(zai)線監測(ce)(ce)系統、微震監測(ce)(ce)系統、十字觀(guan)測(ce)(ce)、頂板(ban)離層(ceng)儀監測(ce)(ce)等至少三種以上監測(ce)(ce)手段,確保超(chao)前支(zhi)護的安全可(ke)靠(kao)性。
5.釋放作業空間(jian)。成功(gong)推廣應(ying)用“全錨索+”新(xin)型超(chao)前支護系統后,取(qu)消(xiao)了傳統超(chao)前支護,采煤工作面(mian)上、下兩(liang)巷空間(jian)明顯增(zeng)大,利于單軌吊、卸(xie)壓(ya)鉆車等較大設備運行(xing)至端(duan)頭,同時(shi)滿足了安全操作空間(jian)需(xu)求(qiu),便于安全施工。
各位領導,雖(sui)然我們(men)在(zai)減人提效、科技創新等方面(mian)做了一些工(gong)作(zuo),取得一定成效,但放眼當下,新技術層出(chu)不窮,新業(ye)態(tai)風起云涌,新模式百舸爭流(liu),創新驅(qu)動發(fa)展(zhan)的戰略任重道遠,許多課題(ti)(ti)剛(gang)(gang)剛(gang)(gang)提出(chu),許多難題(ti)(ti)需(xu)要(yao)攻(gong)關。我們(men)將以此次會議為契機,認真(zhen)學(xue)習兄(xiong)弟單位的先進做法和成功經驗(yan),在(zai)能(neng)源(yuan)(yuan)集團堅強領導下,落實“謀久調優、內(nei)涵提升”的工(gong)作(zuo)主體,以智(zhi)慧礦山建(jian)設(she)引領打(da)造動能(neng)轉換、轉型發(fa)展(zhan)新標桿,為能(neng)源(yuan)(yuan)集團打(da)造全省“首強”企業(ye)作(zuo)出(chu)積極貢(gong)獻。