近(jin)年來,面對(dui)深部開采難度加大、災害并存、老(lao)區資(zi)源(yuan)日(ri)漸枯竭等突出問題,新(xin)礦集(ji)團(tuan)按照能源(yuan)集(ji)團(tuan)《關于實施“一(yi)提(ti)雙優”建設的指導意見》要求,顛覆思路(lu),科學應對(dui),能采盡采,能收(shou)盡收(shou),先后成(cheng)功應用“110工(gong)法”新(xin)型(xing)沿空留巷(xiang)、連采連充(chong)和新(xin)型(xing)超前(qian)支護等一(yi)系列革新(xin)工(gong)藝,“一(yi)提(ti)雙優”工(gong)作進展(zhan)成(cheng)效(xiao)顯著。
一、無煤柱切頂留巷——提高了留巷質(zhi)量和(he)效率,消除應力(li)集中,緩(huan)解了生產接續緊張的局面(mian)。
為解決采(cai)掘接續緊張問題,2010年(nian)以來新(xin)礦集團各礦井開展了(le)巷(xiang)內預置充填墻沿(yan)空(kong)(kong)留(liu)巷(xiang)試(shi)驗,由(you)于頂板壓力(li)大,充填體(ti)抗(kang)剪(jian)切(qie)能(neng)力(li)差,易向采(cai)空(kong)(kong)區傾倒,損(sun)壞嚴重(zhong)(zhong),圍(wei)巖變(bian)形(xing)(xing)大,留(liu)巷(xiang)效(xiao)果不理(li)想,需進一步研(yan)究。近幾(ji)年(nian)來我(wo)們積極(ji)和(he)科研(yan)院校合作,借鑒“110工法”原(yuan)理(li),與(yu)新(xin)礦實(shi)際相結(jie)合,發揮注漿(jiang)錨(mao)(mao)(mao)索工作效(xiao)能(neng),從支護、切(qie)頂、封堵、監測等工藝(yi)入手,創新(xin)“薄(bo)及中厚煤層自垮成巷(xiang)技術”、“恒阻大變(bian)形(xing)(xing)錨(mao)(mao)(mao)索+注漿(jiang)錨(mao)(mao)(mao)索”、“注漿(jiang)錨(mao)(mao)(mao)索+礦壓在(zai)線(xian)實(shi)時監測”多(duo)種(zhong)切(qie)頂留(liu)巷(xiang)工藝(yi),在(zai)各礦井具備條件的一次(ci)采(cai)全(quan)高(gao)煤層推廣應用,其中內蒙上海(hai)廟礦區在(zai)大埋深、大傾角、大采(cai)高(gao)、多(duo)重(zhong)(zhong)災害疊加影響下實(shi)現成功切(qie)頂留(liu)巷(xiang)。
(一)掌握規律,準確把控沿空留巷(xiang)圍(wei)巖(yan)變形機理是成功留巷(xiang)的前提。
1.關鍵理論支撐
20世(shi)紀巖(yan)層運(yun)動(dong)控制的(de)(de)研(yan)究(jiu)(jiu)依(yi)據是錢鳴高院士(shi)的(de)(de)“砌體梁(liang)”理(li)論和(he)宋(song)振騏院士(shi)的(de)(de)“傳(chuan)遞巖(yan)梁(liang)”理(li)論為(wei)主要標(biao)志。這兩種理(li)論的(de)(de)提出對行業的(de)(de)技術進(jin)步和(he)安全開(kai)采做出了巨大(da)的(de)(de)貢(gong)獻,對巖(yan)層運(yun)動(dong)控制有(you)著很(hen)好的(de)(de)指(zhi)導意(yi)義。兩個理(li)論的(de)(de)共(gong)同點都(dou)是研(yan)究(jiu)(jiu)頂板巖(yan)層的(de)(de)運(yun)動(dong)規律—平(ping)面結構。21世(shi)紀隨著監測手段的(de)(de)進(jin)步使得研(yan)究(jiu)(jiu)采場應力控制和(he)三維空(kong)間結構成為(wei)可能。
新礦(kuang)集團采(cai)用覆(fu)(fu)巖(yan)(yan)空(kong)間結(jie)(jie)(jie)構理(li)論分(fen)析(xi)和“震(zhen)動(dong)(dong)場(chang)—應(ying)(ying)力(li)場(chang)”一(yi)體化(hua)聯合(he)監(jian)(jian)測技(ji)術(shu)結(jie)(jie)(jie)合(he),研究采(cai)掘空(kong)間結(jie)(jie)(jie)構的(de)應(ying)(ying)力(li)規律(lv)(lv),其(qi)中高精度(du)多用途微地震(zhen)監(jian)(jian)測系(xi)統—區域(yu)分(fen)析(xi),應(ying)(ying)力(li)在線(xian)監(jian)(jian)測系(xi)統—局部分(fen)析(xi)。一(yi)是宏(hong)觀(guan)上(shang):采(cai)用高精度(du)微地震(zhen)監(jian)(jian)測技(ji)術(shu),對(dui)不同條(tiao)件下(xia)采(cai)場(chang)宏(hong)觀(guan)礦(kuang)壓規律(lv)(lv)重(zhong)新研究,為(wei)確定頂板(ban)壓力(li)、導水范圍、煤層破裂范圍、底(di)板(ban)破裂深度(du)和進行區域(yu)性動(dong)(dong)力(li)災害(hai)預警等提(ti)供依據。二(er)是微觀(guan)上(shang):以具體布置方式(shi)為(wei)研究對(dui)象,在大量現場(chang)監(jian)(jian)測、工(gong)業性試(shi)驗基礎上(shang),研究不同條(tiao)件下(xia)巷(xiang)道圍巖(yan)(yan)變形規律(lv)(lv)、側煤體裂隙發育規律(lv)(lv)、沿空(kong)巷(xiang)道變形機(ji)理(li)及(ji)控(kong)制技(ji)術(shu),為(wei)確定工(gong)作面的(de)采(cai)動(dong)(dong)影(ying)響距(ju)離、覆(fu)(fu)巖(yan)(yan)空(kong)間結(jie)(jie)(jie)構特征、確定合(he)理(li)的(de)巷(xiang)道支護參(can)數等提(ti)供依據。
2.切(qie)頂卸(xie)壓沿空留(liu)巷圍巖(yan)變形過程分析
沿(yan)空留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)圍(wei)(wei)巖(yan)(yan)變(bian)形(xing)(xing)過程,具體可分(fen)為以下幾個階(jie)(jie)(jie)(jie)段:第(di)(di)(di)(di)Ⅰ階(jie)(jie)(jie)(jie)段,掘進(jin)變(bian)形(xing)(xing)階(jie)(jie)(jie)(jie)段,巷(xiang)(xiang)道開挖打破(po)了原巖(yan)(yan)應(ying)(ying)力平衡狀態,圍(wei)(wei)巖(yan)(yan)應(ying)(ying)力產生調整。第(di)(di)(di)(di)Ⅱ階(jie)(jie)(jie)(jie)段,掘進(jin)穩(wen)定階(jie)(jie)(jie)(jie)段,巷(xiang)(xiang)道掘進(jin)引起的圍(wei)(wei)巖(yan)(yan)應(ying)(ying)力重(zhong)新分(fen)布應(ying)(ying)力達到(dao)二次(ci)平衡。第(di)(di)(di)(di)Ⅲ階(jie)(jie)(jie)(jie)段,一(yi)次(ci)采(cai)(cai)動(dong)變(bian)形(xing)(xing)階(jie)(jie)(jie)(jie)段,分(fen)超前(qian)采(cai)(cai)動(dong)變(bian)形(xing)(xing)和滯后(hou)采(cai)(cai)動(dong)變(bian)形(xing)(xing)兩(liang)個階(jie)(jie)(jie)(jie)段。超前(qian)采(cai)(cai)動(dong)變(bian)形(xing)(xing)主要是(shi)受第(di)(di)(di)(di)一(yi)個工(gong)作面超前(qian)支(zhi)承(cheng)壓(ya)力影響(xiang),滯后(hou)采(cai)(cai)動(dong)變(bian)形(xing)(xing)階(jie)(jie)(jie)(jie)段源于(yu)開采(cai)(cai)擾動(dong)。第(di)(di)(di)(di)Ⅳ階(jie)(jie)(jie)(jie)段,留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)穩(wen)定階(jie)(jie)(jie)(jie)段,沿(yan)空留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)的擾動(dong)應(ying)(ying)力源消(xiao)失(shi),圍(wei)(wei)巖(yan)(yan)變(bian)形(xing)(xing)趨于(yu)穩(wen)定。第(di)(di)(di)(di)Ⅴ階(jie)(jie)(jie)(jie)段,二次(ci)采(cai)(cai)動(dong)變(bian)形(xing)(xing)階(jie)(jie)(jie)(jie)段,下一(yi)個工(gong)作面的回采(cai)(cai),沿(yan)空留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)圍(wei)(wei)巖(yan)(yan)重(zhong)新受到(dao)超前(qian)支(zhi)承(cheng)壓(ya)力的影響(xiang),圍(wei)(wei)巖(yan)(yan)變(bian)形(xing)(xing)量急(ji)劇增(zeng)加,直(zhi)至(zhi)該工(gong)作面推過后(hou),留(liu)(liu)巷(xiang)(xiang)服務期(qi)結束。
(二)切頂(ding)卸壓,合(he)理切頂(ding)爆破參數選取和支(zhi)護工藝是成功留巷的關鍵。
一是“切的(de)(de)開”:實(shi)踐表明采(cai)空區頂(ding)板(ban)的(de)(de)沿切頂(ding)排(pai)冒落的(de)(de)及不及時、效果好(hao)(hao)不好(hao)(hao),切頂(ding)爆(bao)(bao)破參數的(de)(de)選(xuan)取是關(guan)鍵(jian)。定(ding)(ding)向(xiang)(xiang)預裂聚能爆(bao)(bao)破,綜采(cai)工作面“Z型”切縫(feng)頂(ding)板(ban)控(kong)制技術(shu),在非(fei)設定(ding)(ding)方向(xiang)(xiang)上產生均勻壓力,在設定(ding)(ding)方向(xiang)(xiang)上產生集中拉(la)力,實(shi)現巖體定(ding)(ding)向(xiang)(xiang)預裂切縫(feng),有效控(kong)制采(cai)動壓力對留(liu)巷(xiang)起始點的(de)(de)影響,保障(zhang)了留(liu)巷(xiang)頂(ding)板(ban)“切得開”。
二是(shi)“拉的(de)住”: 切頂(ding)(ding)(ding)沿空(kong)(kong)留巷(xiang)(xiang)采(cai)(cai)(cai)空(kong)(kong)區(qu)(qu)側(ce)(ce)頂(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)為巷(xiang)(xiang)道(dao)變形(xing)破壞的(de)關鍵部位,在(zai)巷(xiang)(xiang)道(dao)一次全(quan)錨索支護的(de)基礎上,工作面回(hui)采(cai)(cai)(cai)前,采(cai)(cai)(cai)用(yong)恒阻大(da)變形(xing)錨索加(jia)固巷(xiang)(xiang)道(dao)靠近采(cai)(cai)(cai)空(kong)(kong)區(qu)(qu)一排側(ce)(ce)頂(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban),通過恒阻大(da)變形(xing)錨索加(jia)固采(cai)(cai)(cai)空(kong)(kong)區(qu)(qu)側(ce)(ce)頂(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban),提高(gao)了頂(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)巖(yan)層(ceng)在(zai)實體煤側(ce)(ce)的(de)抗彎(wan)矩(ju)能力(li),有效阻止(zhi)了頂(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)的(de)離(li)層(ceng)和錯動;頂(ding)(ding)(ding)板(ban)(ban)巖(yan)層(ceng)抗彎(wan)矩(ju)能力(li)的(de)增加(jia)限(xian)制了基本頂(ding)(ding)(ding)向采(cai)(cai)(cai)空(kong)(kong)區(qu)(qu)的(de)旋轉,減小了基本頂(ding)(ding)(ding)對采(cai)(cai)(cai)空(kong)(kong)區(qu)(qu)側(ce)(ce)直(zhi)接頂(ding)(ding)(ding)的(de)擠(ji)壓力(li),避(bi)免了采(cai)(cai)(cai)空(kong)(kong)區(qu)(qu)側(ce)(ce)直(zhi)接頂(ding)(ding)(ding)圍巖(yan)擠(ji)壓破碎(sui),防(fang)止(zhi)垮冒(mao)﹑漏冒(mao)現象的(de)發生。
通過頂板(ban)變(bian)化規(gui)律研(yan)究,在留巷巷道頂板(ban)非(fei)采空(kong)區一(yi)排處二次(ci)施(shi)工注漿錨索(suo)加(jia)固支護,漿體充填至(zhi)裂(lie)隙和錨索(suo)孔徑內(nei),將破碎圍巖粘合加(jia)固,錨索(suo)實現全(quan)錨,對頂板(ban)進行二次(ci)加(jia)固組合,形成一(yi)個完整的穩定的“再生巖體”充分發揮(hui)了圍巖的自(zi)撐能力(li),提(ti)升沿空(kong)留巷效(xiao)果。
三(san)是“封(feng)得好”:采用頂(ding)(ding)板(ban)充(chong)(chong)(chong)分垮落形成(cheng)充(chong)(chong)(chong)填(tian)體(ti),配以U型鋼(gang)可縮(suo)性支柱(zhu)(工(gong)字鋼(gang)支柱(zhu))和金屬網進(jin)行擋(dang)矸(gan)封(feng)堵(du),取代了(le)矸(gan)石袋、膏(gao)體(ti)等(deng)充(chong)(chong)(chong)填(tian)材料(liao),避(bi)免了(le)架(jia)后臨時支護(hu)和人工(gong)堆(充(chong)(chong)(chong))充(chong)(chong)(chong)填(tian)材料(liao),杜絕(jue)了(le)架(jia)后頂(ding)(ding)板(ban)對操(cao)作人員的威脅(xie)。為防止留巷采空區(qu)側(ce)漏風及(ji)有害氣體(ti)涌出,采取雙(shuang)層(ceng)風筒布(bu)防漏風技術措(cuo)施或通過(guo)采用向頂(ding)(ding)板(ban)、煤幫噴涂(tu)快(kuai)速(su)密閉材料(liao)進(jin)行封(feng)堵(du),達(da)到了(le)有效封(feng)堵(du)采空區(qu)“封(feng)得好”的目的。
(三)在(zai)線監控,及時分(fen)析觀測數據優化(hua)設計是(shi)成功留巷(xiang)的保(bao)障。
一是強(qiang)化沿(yan)空留(liu)(liu)巷(xiang)數(shu)據(ju)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)。強(qiang)化各類(lei)沿(yan)空留(liu)(liu)巷(xiang)數(shu)據(ju)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce),制(zhi)定各類(lei)觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)方(fang)案,包括頂(ding)板離層監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)、留(liu)(liu)巷(xiang)表面位(wei)移觀(guan)(guan)測(ce)(ce)(ce)(ce)、錨(mao)索(suo)受力(li)(li)和(he)變形量監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)、單(dan)體(ti)支柱(zhu)(或超后支架)受力(li)(li)及(ji)(ji)縮量監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)、超前應(ying)力(li)(li)集中區(qu)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)、沿(yan)空側(ce)巷(xiang)幫側(ce)向(xiang)(xiang)壓力(li)(li)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)、瓦(wa)斯(si)、CO及(ji)(ji)漏風監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)等。在工作面回采(cai)過程中,對工作面前方(fang)煤壁(bi)內超前應(ying)力(li)(li)集中區(qu)監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce),掌(zhang)握(wo)采(cai)場超前應(ying)力(li)(li)影(ying)響范圍及(ji)(ji)強(qiang)度。對巷(xiang)幫側(ce)向(xiang)(xiang)壓力(li)(li)的監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce),掌(zhang)握(wo)巷(xiang)幫側(ce)向(xiang)(xiang)壓力(li)(li)變化規律(lv),監(jian)(jian)測(ce)(ce)(ce)(ce)數(shu)據(ju)實時(shi)傳輸至井上電腦終端,用于系統分析應(ying)力(li)(li)變化情況。
二是加(jia)強觀測資(zi)料的(de)分析(xi)(xi)應用(yong)。日常工作中加(jia)強觀測資(zi)料的(de)分析(xi)(xi)應用(yong),形成“初始設(she)(she)計(ji)—數(shu)(shu)據觀測—修(xiu)改設(she)(she)計(ji)—再觀測—再修(xiu)改”的(de)逐步(bu)完善程序(xu)。通過強化(hua)各(ge)(ge)類沿空留(liu)巷(xiang)數(shu)(shu)據觀測,分析(xi)(xi)留(liu)巷(xiang)各(ge)(ge)種(zhong)參(can)數(shu)(shu),不斷優化(hua)留(liu)巷(xiang)各(ge)(ge)環節設(she)(she)計(ji)。
新(xin)(xin)(xin)(xin)礦集(ji)團(tuan)自(zi)2017年(nian)開展(zhan)新(xin)(xin)(xin)(xin)型沿(yan)空留(liu)巷(xiang)以(yi)來有(you)效(xiao)留(liu)巷(xiang)進尺36646m,通過(guo)觀測數據分析,巷(xiang)道(dao)(dao)頂底板平(ping)均變(bian)形量(liang)(liang)較原矸石帶壘砌留(liu)巷(xiang)減(jian)(jian)少200-350mm,兩幫(bang)平(ping)均移(yi)近量(liang)(liang)減(jian)(jian)少350-400mm,減(jian)(jian)小了后期留(liu)巷(xiang)返修工(gong)(gong)程(cheng)量(liang)(liang),降(jiang)低工(gong)(gong)人勞(lao)動(dong)強度。新(xin)(xin)(xin)(xin)型沿(yan)空留(liu)巷(xiang)工(gong)(gong)藝(yi)應(ying)用(yong)范圍已(yi)擴展(zhan)到多數主采(cai)(cai)煤(mei)(mei)層(ceng),實(shi)現了采(cai)(cai)區單翼逐面(mian)無縫接(jie)續,采(cai)(cai)區回收率提高了9%,降(jiang)低了掘(jue)進工(gong)(gong)程(cheng)量(liang)(liang),有(you)效(xiao)緩(huan)解了生(sheng)產接(jie)續;零煤(mei)(mei)柱留(liu)設,消除(chu)煤(mei)(mei)柱應(ying)力集(ji)中,避免了采(cai)(cai)掘(jue)相互影(ying)響(xiang),降(jiang)低了沖擊危(wei)險;實(shi)現“Y型”通風,解決(jue)了上隅角瓦斯超(chao)限,有(you)利于災(zai)害防治,具有(you)較大的社(she)會經濟(ji)效(xiao)益。2019年(nian)新(xin)(xin)(xin)(xin)礦集(ji)團(tuan)規劃推廣新(xin)(xin)(xin)(xin)型沿(yan)空留(liu)巷(xiang)工(gong)(gong)藝(yi)留(liu)巷(xiang)25000m,力爭30000m。屆時,留(liu)巷(xiang)比(bi)例將占全集(ji)團(tuan)公司回采(cai)(cai)巷(xiang)道(dao)(dao)的20%左右,能有(you)力保證工(gong)(gong)作面(mian)順序接(jie)續,簡化(hua)生(sheng)產布(bu)局,合理控制水平(ping)、煤(mei)(mei)層(ceng)、采(cai)(cai)區、采(cai)(cai)掘(jue)工(gong)(gong)作面(mian)數量(liang)(liang) 。
二(er)、智能化連采連充盤活(huo)了淺(qian)部和各類煤柱資源(yuan),實(shi)現了老區礦井向淺(qian)部采場的(de)轉移。
連(lian)采連(lian)充(chong)(chong)工(gong)藝是解放新礦集團老(lao)區壓覆(fu)資源、消化巨量矸石、置(zhi)換提升產能、實(shi)現安全生(sheng)產的(de)重(zhong)要手段。在(zai)省(sheng)內外示(shi)范工(gong)程帶動下,連(lian)采連(lian)充(chong)(chong)采煤法(fa)獲得國家(jia)煤監局(ju)和省(sheng)煤監局(ju)領(ling)導(dao)的(de)認可,為技術(shu)推(tui)廣(guang)應(ying)用創造了(le)條件,為應(ying)對(dui)新的(de)產業政策(ce)風險和環保(bao)風險及實(shi)現重(zhong)大災害(hai)防治(zhi)提供了(le)技術(shu)支持。今(jin)年上半(ban)年新礦集團五對(dui)礦井先后實(shi)施了(le)連(lian)采連(lian)充(chong)(chong)采煤法(fa),累(lei)計完成充(chong)(chong)填開采以矸換煤量88萬噸(dun)。
(一)連(lian)采連(lian)充工(gong)藝研(yan)究
連(lian)(lian)采(cai)(cai)連(lian)(lian)充(chong)結合(he)了(le)美國、澳(ao)洲廣(guang)泛應(ying)用的短壁(bi)(bi)連(lian)(lian)續采(cai)(cai)煤(mei)技(ji)術(旺(wang)格維利采(cai)(cai)煤(mei)法),堅(jian)持采(cai)(cai)充(chong)同步設計,采(cai)(cai)為(wei)充(chong),充(chong)為(wei)采(cai)(cai),追(zhui)求兩者的協調(diao)高效。借鑒其短壁(bi)(bi)高效開采(cai)(cai)方法,利于頂板控(kong)制(zhi)和(he)交替作(zuo)業;改(gai)造(zao)工(gong)作(zuo)面(mian)布置方式,解決(jue)通風和(he)安全(quan)出口的問題(ti)。
裕興煤礦與中(zhong)國(guo)礦業大(da)學(北(bei)京(jing))委托中(zhong)國(guo)煤炭工(gong)業協會組織了(le)“年(nian)產百(bai)萬噸連(lian)采連(lian)充工(gong)作面(mian)”技(ji)術(shu)鑒定,由三名中(zhong)國(guo)工(gong)程(cheng)院院士親自出席,給予“為綠(lv)色開采提供了(le)技(ji)術(shu)支撐(cheng)”和(he)(he)“國(guo)際(ji)領先”的評價(jia)。相關(guan)論文已多次在(zai)國(guo)際(ji)和(he)(he)國(guo)內期刊發表,受到了(le)國(guo)內外普遍認(ren)可。在(zai)技(ji)術(shu)創新過程(cheng)中(zhong),新礦集團堅持了(le)“兼容并蓄(xu)、優(you)化(hua)組合、核心突破、目標引領、梯次遞進、良性循環”的研究和(he)(he)實(shi)踐方法,已實(shi)現連(lian)采連(lian)充工(gong)作面(mian)“11553”生產組織目標模式,即(ji)“一面(mian)一機、月產5萬噸、充填5萬噸、用(yong)工(gong)30人”,其中(zhong)用(yong)工(gong)包括地面(mian)至井(jing)下(xia)所有采煤、充填、檢修人員。通過充實(shi)率和(he)(he)充填強度兩(liang)大(da)關(guan)鍵指標綜合控制(zhi),開采兩(liang)層煤合計(ji)12米厚,四年(nian)共計(ji)開采12個工(gong)作面(mian),測得地表最大(da)下(xia)沉值(zhi)200mm,均(jun)在(zai)地表沉降控制(zhi)I級標準范(fan)圍內。
孫(sun)村(cun)煤(mei)(mei)礦(kuang)、翟鎮(zhen)煤(mei)(mei)礦(kuang)、協莊煤(mei)(mei)礦(kuang)在新汶礦(kuang)區(qu)薄及中(zhong)厚煤(mei)(mei)層(ceng)、應力(li)集中(zhong)區(qu)、地表(biao)密集建(jian)筑群的工廣和井筒(tong)壓覆(fu)煤(mei)(mei)層(ceng)中(zhong)建(jian)成連(lian)采(cai)連(lian)充(chong)工作面,重點(dian)解決遺留煤(mei)(mei)柱(zhu)回收(shou)難題(ti)。通(tong)過試采(cai),驗(yan)證了(le)對新汶礦(kuang)區(qu)孤島煤(mei)(mei)柱(zhu)充(chong)填開采(cai)的可(ke)行性,連(lian)采(cai)連(lian)充(chong)實(shi)現了(le)分(fen)(fen)塊(kuai)切割、小能量釋放、快速充(chong)填接(jie)管頂板、強度和密實(shi)度充(chong)分(fen)(fen)保證等(deng)控制。
長(chang)城六礦應用(yong)連采連充采煤法,重點解決煤層傾角較(jiao)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(mian)未觀測(ce)到(dao)下(xia)沉(chen),工(gong)作面(mian)充(chong)填體充(chong)實(shi)率和(he)(he)強度分別達到(dao)95%和(he)(he)6MPa,無任(ren)何裂縫和(he)(he)片落。裕(yu)興(xing)(xing)煤礦(kuang)(kuang)開采近五年(nian)來,安全(quan)采出(chu)煤炭400多萬噸,地表(biao)變形完(wan)全(quan)在設計范圍,實(shi)現了與生(sheng)態園區的(de)(de)協調發(fa)展。二是(shi)防滅火管理方(fang)(fang)面(mian)。裕(yu)興(xing)(xing)礦(kuang)(kuang)全(quan)礦(kuang)(kuang)井(jing)連(lian)采連(lian)充(chong),取消了自燃發(fa)火煤層必備的(de)(de)注氮(dan)注漿和(he)(he)束管監測(ce)系統。三(san)是(shi)水害(hai)治理方(fang)(fang)面(mian)。頂底板上下(xia)三(san)帶縮減為一個(ge)弱緩(huan)沉(chen)帶,含水層得到(dao)有效(xiao)保(bao)護(hu)。四是(shi)輔(fu)(fu)(fu)助運(yun)(yun)輸(shu)方(fang)(fang)面(mian)。裕(yu)興(xing)(xing)礦(kuang)(kuang)全(quan)礦(kuang)(kuang)井(jing)連(lian)采連(lian)充(chong),輔(fu)(fu)(fu)助運(yun)(yun)輸(shu)大(da)幅簡化,一部(bu)單軌(gui)吊解決全(quan)礦(kuang)(kuang)輔(fu)(fu)(fu)助運(yun)(yun)輸(shu)問(wen)題。五是(shi)智(zhi)能(neng)化建設方(fang)(fang)面(mian)。孫村(cun)煤礦(kuang)(kuang)連(lian)采連(lian)充(chong)工(gong)作面(mian)每(mei)個(ge)生(sheng)產班只有6人,裕(yu)興(xing)(xing)礦(kuang)(kuang)全(quan)礦(kuang)(kuang)井(jing)每(mei)天下(xia)井(jing)總人數170人,年(nian)充(chong)填采煤百萬噸。
(三(san))全力推進(jin)智能(neng)化高效連采連充(chong)工(gong)作面建(jian)設
智能化高效(xiao)(xiao)連采(cai)連充工(gong)作(zuo),通過系列機器人和配(pei)套自動化生產系統,實現工(gong)作(zuo)面支(zhi)(zhi)巷(xiang)采(cai)煤無人、充填無人,支(zhi)(zhi)巷(xiang)作(zuo)業快(kuai)進快(kuai)出快(kuai)充,科學(xue)設計(ji)支(zhi)(zhi)巷(xiang)斷(duan)面,取消支(zhi)(zhi)巷(xiang)頂(ding)幫支(zhi)(zhi)護,采(cai)煤效(xiao)(xiao)率將(jiang)大幅提(ti)升。
1.做好目標引領。規劃在(zai)(zai)新區建設連(lian)(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)(lian)充(chong)(chong)(chong)“11883”生產(chan)組(zu)織模式(shi)(shi),即“一(yi)面一(yi)機(ji)、月產(chan)8萬噸、充(chong)(chong)(chong)填8萬噸、用工(gong)30人”的(de)百(bai)人百(bai)萬噸連(lian)(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)(lian)充(chong)(chong)(chong)工(gong)作(zuo)面。在(zai)(zai)老(lao)區建設“11332”生產(chan)組(zu)織模式(shi)(shi),即 “一(yi)面一(yi)機(ji)、月產(chan)3萬噸、充(chong)(chong)(chong)填3萬噸、用工(gong)20人”的(de)高效連(lian)(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)(lian)充(chong)(chong)(chong)工(gong)作(zuo)面。
2.做好裝(zhuang)備支(zhi)撐。下(xia)一步聚力攻關智能化高(gao)效連(lian)采(cai)(cai)(cai)連(lian)充(chong)(chong)工作面的關鍵(jian)技術研發(fa),為提(ti)升連(lian)采(cai)(cai)(cai)連(lian)充(chong)(chong)采(cai)(cai)(cai)煤技術的安全性、適(shi)應(ying)性和高(gao)生(sheng)產效率做技術支(zhi)撐。重點研發(fa):一是(shi)連(lian)續掘進機器(qi)(qi)人,實(shi)(shi)(shi)現遠程可(ke)視(shi)化“一鍵(jian)啟動”自動截(jie)割操控;二是(shi)后配套連(lian)續運輸(shu)機器(qi)(qi)人,實(shi)(shi)(shi)現全順槽連(lian)續運輸(shu)生(sheng)產不間斷;三是(shi)充(chong)(chong)填下(xia)端頭液壓(ya)快(kuai)速封堵機器(qi)(qi)人,實(shi)(shi)(shi)現充(chong)(chong)填安全高(gao)效封堵。四是(shi)充(chong)(chong)填上三角高(gao)效密實(shi)(shi)(shi)充(chong)(chong)填機器(qi)(qi)人,實(shi)(shi)(shi)現近(jin)水平煤層(ceng)的高(gao)效充(chong)(chong)填。
3.做好(hao)技術(shu)支持。充分(fen)發揮充填開采(cai)(cai)(cai)國家工程實(shi)驗(yan)室(shi)作用(yong),聘請(qing)知名專家、院士形成產(chan)學研有機結合(he)的科技創新體系。聚力攻關大埋(mai)深、厚松(song)散煤層和(he)(he)承(cheng)壓水上開采(cai)(cai)(cai),以新巨龍公司的鐵路(lu)下壓煤和(he)(he)趙官礦面對的承(cheng)壓水威脅,村莊及(ji)構筑物(wu)搬遷(qian)難度大、費用(yong)高、周期長(chang)的現狀,在連采(cai)(cai)(cai)連充開采(cai)(cai)(cai)技術(shu)工藝方(fang)面進行積極探索和(he)(he)實(shi)踐,突破一批綠色(se)開采(cai)(cai)(cai)的共性(xing)和(he)(he)關聯性(xing)技術(shu)問題。
三、新(xin)型(xing)主動超前支(zhi)(zhi)護(hu)系統—— 提高回采(cai)巷道支(zhi)(zhi)護(hu)強(qiang)度,降低(di)支(zhi)(zhi)回工作量和勞動強(qiang)度。
為(wei)提高工作(zuo)面(mian)超前主動支(zhi)(zhi)護(hu)強度,實現上下(xia)端頭無人化作(zuo)業(ye),新(xin)礦(kuang)集(ji)團顛覆思路(lu),反復論(lun)證和現場(chang)試驗,首次在采(cai)煤工作(zuo)面(mian)上、下(xia)兩巷創新(xin)應(ying)用了集(ji)頂板支(zhi)(zhi)護(hu)、圍巖(yan)實時在線監(jian)測(ce)(ce)于(yu)一體,以“注漿錨索桁架粱+礦(kuang)壓在線實時監(jian)測(ce)(ce)”為(wei)主要支(zhi)(zhi)護(hu)方式和監(jian)測(ce)(ce)手(shou)段的新(xin)型超前支(zhi)(zhi)護(hu)系統,并得到上級主管部(bu)門認可(ke)和兄弟單位的廣泛學習推廣。
(一)工藝概況
堅持以(yi)遵守規程、安全可靠、積極(ji)穩妥三(san)大原則為前提(ti)(ti),在(zai)薄及中厚煤層以(yi)“注漿錨索(suo)桁架粱+礦壓(ya)在(zai)線實時監測”為主要支(zhi)(zhi)護(hu)方式和(he)監測手段(duan)的(de)新型超(chao)前支(zhi)(zhi)護(hu)系統,逐步(bu)替代了(le)單體液壓(ya)支(zhi)(zhi)柱、架棚等傳(chuan)統超(chao)前支(zhi)(zhi)護(hu)形(xing)式,提(ti)(ti)高(gao)了(le)回(hui)采巷(xiang)(xiang)道支(zhi)(zhi)護(hu)強(qiang)度,減少具(ju)有(you)沖擊地壓(ya)等災(zai)害工作面兩巷(xiang)(xiang)用人,降(jiang)低巷(xiang)(xiang)道返修量、兩巷(xiang)(xiang)支(zhi)(zhi)回(hui)柱工作量和(he)職工勞動強(qiang)度。
(二)使用效果
1.應用(yong)范圍廣。孫村、良(liang)莊、華豐、協莊、潘西、翟鎮、鄂莊、新(xin)陽(yang)、趙官、長(chang)城二、長(chang)城三等13對礦井30個工作面(mian)開(kai)展了(le)替(ti)代超前單體液(ye)壓支柱工作,應用(yong)了(le)“注漿(jiang)錨索(suo)+”新(xin)型超前支護,提高了(le)支護強度,減少生產用(yong)人。
2.應用效果好(hao)。試驗(yan)“注漿(jiang)錨(mao)索+”新(xin)型超前(qian)支護的工(gong)作(zuo)面成功推采8000m,通過圍巖變(bian)形觀測(ce),工(gong)作(zuo)面平(ping)均頂底板移近量124mm。
3.降低勞(lao)動(dong)強(qiang)度。13對礦井30個工作(zuo)(zuo)面累計單(dan)(dan)(dan)班(ban)取消(xiao)超前支護(hu)工110人,平均單(dan)(dan)(dan)班(ban)單(dan)(dan)(dan)面減員3人,累計減少了(le)支、回單(dan)(dan)(dan)體支柱(zhu)46275棵(ke),降低了(le)職工勞(lao)動(dong)強(qiang)度,明顯改(gai)善(shan)作(zuo)(zuo)業環境。
4.監(jian)測(ce)手(shou)(shou)段齊全(quan)。為確(que)(que)保(bao)“注漿錨索(suo)+”新型超(chao)前支護(hu)可(ke)(ke)靠性,多數礦井普遍使用圍巖松動圈(quan)監(jian)測(ce)、巷道(dao)表面位移監(jian)測(ce)、錨索(suo)受力監(jian)測(ce)、應力在線(xian)監(jian)測(ce)系(xi)統(tong)、微震監(jian)測(ce)系(xi)統(tong)、十(shi)字觀測(ce)、頂(ding)板離層儀監(jian)測(ce)等至少(shao)三(san)種以上監(jian)測(ce)手(shou)(shou)段,確(que)(que)保(bao)超(chao)前支護(hu)的(de)安全(quan)可(ke)(ke)靠性。
5.釋放作業空間。成(cheng)功推廣應(ying)用“全錨(mao)索+”新型(xing)超(chao)前支護(hu)(hu)系統后,取消(xiao)了(le)傳統超(chao)前支護(hu)(hu),采煤工(gong)作面上、下(xia)兩巷空間明(ming)顯增大,利(li)于單(dan)軌吊(diao)、卸壓鉆車等較大設備運(yun)行至端(duan)頭,同(tong)時滿足了(le)安(an)全操作空間需求,便于安(an)全施(shi)工(gong)。
各位(wei)領(ling)(ling)導,雖然我(wo)(wo)們在減人提(ti)效、科(ke)技(ji)創新等方面做(zuo)了一些工作,取得一定成(cheng)效,但放眼當下,新技(ji)術(shu)層出(chu)不(bu)窮(qiong),新業態風起云(yun)涌,新模式百舸爭流,創新驅動發展(zhan)(zhan)的(de)(de)戰略(lve)任重道遠,許(xu)(xu)多課題剛剛提(ti)出(chu),許(xu)(xu)多難題需要攻(gong)關(guan)。我(wo)(wo)們將以此次會議為契(qi)機,認(ren)真學習兄弟單位(wei)的(de)(de)先進做(zuo)法(fa)和成(cheng)功經(jing)驗,在能(neng)源集(ji)團堅強領(ling)(ling)導下,落實“謀(mou)久(jiu)調優、內涵提(ti)升”的(de)(de)工作主體,以智慧礦山建設引領(ling)(ling)打(da)(da)造動能(neng)轉(zhuan)換、轉(zhuan)型發展(zhan)(zhan)新標桿,為能(neng)源集(ji)團打(da)(da)造全省“首(shou)強”企業作出(chu)積極貢(gong)獻。