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新礦集團:顛覆創新 科技攻關 ?前沿技術鑄就發展新動能
2019年07月26日     (點擊: )

近年來,面(mian)對深部開(kai)采難度加大、災害并存(cun)、老區資源日(ri)漸枯竭(jie)等突出問題,新礦集團按照能源集團《關于實施(shi)“一(yi)提雙(shuang)優(you)”建設的指導(dao)意見》要(yao)求,顛覆(fu)思(si)路,科學應對,能采盡(jin)采,能收盡(jin)收,先后成功應用“110工法”新型沿空留巷、連采連充和新型超前支護等一(yi)系列革新工藝,“一(yi)提雙(shuang)優(you)”工作(zuo)進展成效顯(xian)著(zhu)。

一、無煤(mei)柱(zhu)切頂留(liu)巷——提高了留(liu)巷質(zhi)量和(he)效率,消除(chu)應力集中(zhong),緩解了生產接續緊張的局面。

為(wei)解決采(cai)掘接(jie)續緊張(zhang)問題,2010年以來新(xin)礦(kuang)集團各礦(kuang)井開(kai)展了(le)巷內預置充(chong)填(tian)墻沿空留巷試驗,由(you)于頂(ding)板壓(ya)力大(da)(da),充(chong)填(tian)體抗剪切(qie)能力差(cha),易(yi)向采(cai)空區傾倒,損壞嚴(yan)重,圍巖(yan)變(bian)形(xing)大(da)(da),留巷效(xiao)果不理(li)想,需(xu)進一(yi)(yi)步研究(jiu)。近幾年來我們積極和科研院(yuan)校(xiao)合(he)作,借鑒“110工(gong)法(fa)”原理(li),與新(xin)礦(kuang)實際(ji)相(xiang)結合(he),發揮(hui)注(zhu)(zhu)漿錨索工(gong)作效(xiao)能,從支護、切(qie)頂(ding)、封堵、監測等(deng)工(gong)藝入(ru)手,創(chuang)新(xin)“薄及中厚煤層(ceng)自垮成巷技(ji)術”、“恒阻大(da)(da)變(bian)形(xing)錨索+注(zhu)(zhu)漿錨索”、“注(zhu)(zhu)漿錨索+礦(kuang)壓(ya)在(zai)線(xian)實時監測”多種切(qie)頂(ding)留巷工(gong)藝,在(zai)各礦(kuang)井具備(bei)條件的一(yi)(yi)次(ci)采(cai)全高煤層(ceng)推廣應用,其(qi)中內蒙(meng)上海廟礦(kuang)區在(zai)大(da)(da)埋深、大(da)(da)傾角、大(da)(da)采(cai)高、多重災(zai)害疊加影(ying)響下實現成功切(qie)頂(ding)留巷。

(一)掌握規(gui)律,準確把(ba)控沿空留巷圍巖變形(xing)機理(li)是(shi)成功留巷的前提。

1.關鍵理論支撐

20世紀巖(yan)(yan)層運(yun)動(dong)控制的(de)(de)研(yan)(yan)究(jiu)依(yi)據(ju)是錢鳴(ming)高院(yuan)士的(de)(de)“砌體梁”理(li)論和(he)(he)宋振騏院(yuan)士的(de)(de)“傳遞巖(yan)(yan)梁”理(li)論為(wei)主要標志。這(zhe)兩種理(li)論的(de)(de)提出對(dui)行(xing)業的(de)(de)技術(shu)進步(bu)和(he)(he)安全(quan)開采(cai)做出了巨大(da)的(de)(de)貢獻,對(dui)巖(yan)(yan)層運(yun)動(dong)控制有(you)著很好的(de)(de)指導意義。兩個理(li)論的(de)(de)共同點都是研(yan)(yan)究(jiu)頂(ding)板巖(yan)(yan)層的(de)(de)運(yun)動(dong)規律—平面結構。21世紀隨著監測手段的(de)(de)進步(bu)使得研(yan)(yan)究(jiu)采(cai)場(chang)應(ying)力控制和(he)(he)三維空間結構成(cheng)為(wei)可能。

新礦集團采(cai)用(yong)覆巖(yan)(yan)空(kong)(kong)間(jian)結(jie)構(gou)理(li)(li)論(lun)分析和(he)“震動場—應力(li)(li)場”一(yi)體化聯合(he)監(jian)測技(ji)術結(jie)合(he),研(yan)究采(cai)掘空(kong)(kong)間(jian)結(jie)構(gou)的應力(li)(li)規律,其中高精度多用(yong)途微地震監(jian)測系統—區域(yu)分析,應力(li)(li)在(zai)線(xian)監(jian)測系統—局部分析。一(yi)是宏(hong)觀(guan)上:采(cai)用(yong)高精度微地震監(jian)測技(ji)術,對(dui)不(bu)同條(tiao)件下(xia)采(cai)場宏(hong)觀(guan)礦壓規律重新研(yan)究,為(wei)確(que)定(ding)頂(ding)板(ban)壓力(li)(li)、導(dao)水范圍(wei)、煤層破裂范圍(wei)、底板(ban)破裂深(shen)度和(he)進行區域(yu)性動力(li)(li)災害預警等提供(gong)依(yi)據。二(er)是微觀(guan)上:以具體布(bu)置方式(shi)為(wei)研(yan)究對(dui)象(xiang),在(zai)大量(liang)現場監(jian)測、工業性試驗基礎上,研(yan)究不(bu)同條(tiao)件下(xia)巷道(dao)圍(wei)巖(yan)(yan)變(bian)形(xing)規律、側煤體裂隙發育規律、沿(yan)空(kong)(kong)巷道(dao)變(bian)形(xing)機理(li)(li)及控制(zhi)技(ji)術,為(wei)確(que)定(ding)工作面(mian)的采(cai)動影(ying)響距離、覆巖(yan)(yan)空(kong)(kong)間(jian)結(jie)構(gou)特(te)征(zheng)、確(que)定(ding)合(he)理(li)(li)的巷道(dao)支護參數等提供(gong)依(yi)據。

2.切頂卸壓(ya)沿空留(liu)巷(xiang)圍巖變形過程(cheng)分析(xi)

沿空留(liu)巷(xiang)(xiang)圍(wei)巖變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)過程,具(ju)體可分(fen)(fen)為以(yi)下幾個(ge)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan):第(di)Ⅰ階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),掘(jue)進(jin)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),巷(xiang)(xiang)道(dao)開挖打(da)破了原巖應力平(ping)衡狀(zhuang)態,圍(wei)巖應力產生調整。第(di)Ⅱ階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),掘(jue)進(jin)穩定階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),巷(xiang)(xiang)道(dao)掘(jue)進(jin)引起(qi)的(de)圍(wei)巖應力重(zhong)新分(fen)(fen)布應力達(da)到二(er)次平(ping)衡。第(di)Ⅲ階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),一次采(cai)(cai)(cai)動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),分(fen)(fen)超前采(cai)(cai)(cai)動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)和滯(zhi)后(hou)采(cai)(cai)(cai)動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)兩個(ge)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)。超前采(cai)(cai)(cai)動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)主要是受第(di)一個(ge)工(gong)作(zuo)(zuo)面超前支(zhi)承(cheng)(cheng)壓力影響,滯(zhi)后(hou)采(cai)(cai)(cai)動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan)源(yuan)于開采(cai)(cai)(cai)擾動(dong)。第(di)Ⅳ階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),留(liu)巷(xiang)(xiang)穩定階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),沿空留(liu)巷(xiang)(xiang)的(de)擾動(dong)應力源(yuan)消失,圍(wei)巖變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)趨(qu)于穩定。第(di)Ⅴ階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),二(er)次采(cai)(cai)(cai)動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階(jie)(jie)段(duan)(duan)(duan)(duan)(duan),下一個(ge)工(gong)作(zuo)(zuo)面的(de)回采(cai)(cai)(cai),沿空留(liu)巷(xiang)(xiang)圍(wei)巖重(zhong)新受到超前支(zhi)承(cheng)(cheng)壓力的(de)影響,圍(wei)巖變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)量急劇增加,直至該工(gong)作(zuo)(zuo)面推過后(hou),留(liu)巷(xiang)(xiang)服務期結(jie)束。

(二(er))切(qie)頂(ding)卸壓(ya),合理(li)切(qie)頂(ding)爆破參數(shu)選(xuan)取(qu)和支護工藝是成功留巷的關鍵。

一是“切的(de)(de)(de)開”:實踐表明(ming)采(cai)空區頂(ding)(ding)板(ban)的(de)(de)(de)沿切頂(ding)(ding)排冒落的(de)(de)(de)及不(bu)及時、效(xiao)果好不(bu)好,切頂(ding)(ding)爆(bao)破(po)參數的(de)(de)(de)選取是關鍵。定向預裂(lie)聚能(neng)爆(bao)破(po),綜采(cai)工作面(mian)“Z型”切縫(feng)頂(ding)(ding)板(ban)控制技術,在(zai)非設定方向上產(chan)生(sheng)均勻壓力(li)(li),在(zai)設定方向上產(chan)生(sheng)集中拉力(li)(li),實現巖(yan)體定向預裂(lie)切縫(feng),有效(xiao)控制采(cai)動(dong)壓力(li)(li)對留(liu)巷(xiang)起始點(dian)的(de)(de)(de)影響(xiang),保障了留(liu)巷(xiang)頂(ding)(ding)板(ban)“切得開”。

二是“拉(la)的(de)(de)(de)住”: 切頂(ding)(ding)(ding)(ding)沿(yan)空留巷采(cai)空區(qu)側頂(ding)(ding)(ding)(ding)板為(wei)巷道變(bian)(bian)形(xing)(xing)破壞的(de)(de)(de)關鍵部位,在巷道一次全錨(mao)索支護的(de)(de)(de)基(ji)礎上,工作面回采(cai)前,采(cai)用恒(heng)阻(zu)(zu)大變(bian)(bian)形(xing)(xing)錨(mao)索加固巷道靠近采(cai)空區(qu)一排側頂(ding)(ding)(ding)(ding)板,通過(guo)恒(heng)阻(zu)(zu)大變(bian)(bian)形(xing)(xing)錨(mao)索加固采(cai)空區(qu)側頂(ding)(ding)(ding)(ding)板,提高了頂(ding)(ding)(ding)(ding)板巖(yan)層(ceng)在實體煤(mei)側的(de)(de)(de)抗彎矩(ju)能力(li),有效阻(zu)(zu)止(zhi)了頂(ding)(ding)(ding)(ding)板的(de)(de)(de)離層(ceng)和錯(cuo)動(dong);頂(ding)(ding)(ding)(ding)板巖(yan)層(ceng)抗彎矩(ju)能力(li)的(de)(de)(de)增加限(xian)制了基(ji)本(ben)頂(ding)(ding)(ding)(ding)向采(cai)空區(qu)的(de)(de)(de)旋轉,減小了基(ji)本(ben)頂(ding)(ding)(ding)(ding)對采(cai)空區(qu)側直(zhi)接頂(ding)(ding)(ding)(ding)的(de)(de)(de)擠壓力(li),避免了采(cai)空區(qu)側直(zhi)接頂(ding)(ding)(ding)(ding)圍巖(yan)擠壓破碎,防止(zhi)垮冒﹑漏(lou)冒現象的(de)(de)(de)發生。

通過頂(ding)板變化規律研(yan)究(jiu),在留巷(xiang)巷(xiang)道頂(ding)板非采(cai)空區一排處(chu)二次(ci)施工注漿(jiang)錨索加固(gu)(gu)支護,漿(jiang)體充填(tian)至裂隙和錨索孔徑內,將(jiang)破碎圍(wei)巖(yan)(yan)粘(zhan)合加固(gu)(gu),錨索實現全錨,對頂(ding)板進行二次(ci)加固(gu)(gu)組(zu)合,形成一個完整的穩定的“再生巖(yan)(yan)體”充分發揮(hui)了圍(wei)巖(yan)(yan)的自撐能(neng)力(li),提升沿空留巷(xiang)效果。

三是“封(feng)得好”:采用(yong)頂板(ban)(ban)(ban)充(chong)(chong)分垮落形(xing)成充(chong)(chong)填體,配以U型鋼可縮性支(zhi)(zhi)柱(工字鋼支(zhi)(zhi)柱)和(he)金屬網進行(xing)(xing)擋矸封(feng)堵(du),取代了矸石袋、膏體等充(chong)(chong)填材料(liao),避免了架后(hou)(hou)臨(lin)時支(zhi)(zhi)護(hu)和(he)人工堆(充(chong)(chong))充(chong)(chong)填材料(liao),杜絕了架后(hou)(hou)頂板(ban)(ban)(ban)對操作人員(yuan)的威脅。為防止(zhi)留巷采空(kong)區(qu)側(ce)漏風及有害(hai)氣(qi)體涌出,采取雙層風筒布防漏風技術措施或通過(guo)采用(yong)向頂板(ban)(ban)(ban)、煤幫噴(pen)涂快速密閉材料(liao)進行(xing)(xing)封(feng)堵(du),達到了有效封(feng)堵(du)采空(kong)區(qu)“封(feng)得好”的目(mu)的。

(三)在線監控(kong),及時分析觀測數據優(you)化(hua)設計(ji)是成功留巷的保障。

一是強化沿空(kong)留巷數據觀測(ce)。強化各(ge)類沿空(kong)留巷數據觀測(ce),制定各(ge)類觀測(ce)方(fang)案,包(bao)括(kuo)頂板(ban)離層監測(ce)、留巷表(biao)面位移觀測(ce)、錨索(suo)受(shou)力(li)和變形量(liang)(liang)監測(ce)、單體(ti)支柱(或(huo)超后支架)受(shou)力(li)及縮量(liang)(liang)監測(ce)、超前(qian)應(ying)力(li)集(ji)中區監測(ce)、沿空(kong)側巷幫側向壓力(li)監測(ce)、瓦斯(si)、CO及漏風監測(ce)等。在(zai)工作面回采過(guo)程中,對工作面前(qian)方(fang)煤壁內(nei)超前(qian)應(ying)力(li)集(ji)中區監測(ce),掌(zhang)握采場超前(qian)應(ying)力(li)影響范圍及強度(du)。對巷幫側向壓力(li)的監測(ce),掌(zhang)握巷幫側向壓力(li)變化規律(lv),監測(ce)數據實時傳(chuan)輸(shu)至井上電(dian)腦終端,用于(yu)系統(tong)分析應(ying)力(li)變化情(qing)況。

二(er)是加強(qiang)觀(guan)測(ce)(ce)資料的分析應(ying)用。日常工作中(zhong)加強(qiang)觀(guan)測(ce)(ce)資料的分析應(ying)用,形成“初始設(she)(she)(she)計(ji)—數(shu)據觀(guan)測(ce)(ce)—修(xiu)改設(she)(she)(she)計(ji)—再觀(guan)測(ce)(ce)—再修(xiu)改”的逐步完(wan)善程序。通(tong)過強(qiang)化各類沿(yan)空留巷(xiang)數(shu)據觀(guan)測(ce)(ce),分析留巷(xiang)各種(zhong)參數(shu),不斷優化留巷(xiang)各環(huan)節設(she)(she)(she)計(ji)。

新(xin)礦(kuang)集團自2017年(nian)開(kai)展(zhan)新(xin)型(xing)沿空(kong)留(liu)(liu)(liu)巷(xiang)以來有效留(liu)(liu)(liu)巷(xiang)進(jin)尺(chi)36646m,通過觀測數(shu)(shu)據分析(xi),巷(xiang)道頂(ding)底板平均變形(xing)量(liang)較(jiao)原(yuan)矸石帶壘砌留(liu)(liu)(liu)巷(xiang)減(jian)少200-350mm,兩幫平均移近量(liang)減(jian)少350-400mm,減(jian)小了(le)后期(qi)留(liu)(liu)(liu)巷(xiang)返(fan)修工(gong)(gong)(gong)程量(liang),降(jiang)低(di)工(gong)(gong)(gong)人勞動強(qiang)度。新(xin)型(xing)沿空(kong)留(liu)(liu)(liu)巷(xiang)工(gong)(gong)(gong)藝應(ying)用范(fan)圍已擴展(zhan)到多數(shu)(shu)主采(cai)煤層,實(shi)現了(le)采(cai)區(qu)單翼(yi)逐面(mian)無縫接(jie)續(xu),采(cai)區(qu)回(hui)收率提(ti)高(gao)了(le)9%,降(jiang)低(di)了(le)掘(jue)進(jin)工(gong)(gong)(gong)程量(liang),有效緩解(jie)了(le)生產接(jie)續(xu);零煤柱留(liu)(liu)(liu)設(she),消(xiao)除煤柱應(ying)力(li)集中,避(bi)免了(le)采(cai)掘(jue)相互影(ying)響,降(jiang)低(di)了(le)沖擊危險;實(shi)現“Y型(xing)”通風,解(jie)決了(le)上隅角瓦斯超限(xian),有利于災害防(fang)治(zhi),具有較(jiao)大的(de)社會經濟效益。2019年(nian)新(xin)礦(kuang)集團規劃推廣新(xin)型(xing)沿空(kong)留(liu)(liu)(liu)巷(xiang)工(gong)(gong)(gong)藝留(liu)(liu)(liu)巷(xiang)25000m,力(li)爭30000m。屆時,留(liu)(liu)(liu)巷(xiang)比例將占全集團公司(si)回(hui)采(cai)巷(xiang)道的(de)20%左(zuo)右,能(neng)有力(li)保(bao)證工(gong)(gong)(gong)作面(mian)順序接(jie)續(xu),簡(jian)化生產布(bu)局(ju),合理(li)控(kong)制水平、煤層、采(cai)區(qu)、采(cai)掘(jue)工(gong)(gong)(gong)作面(mian)數(shu)(shu)量(liang) 。

二、智能化(hua)連采(cai)連充盤活了淺部和(he)各類煤柱(zhu)資源,實(shi)現了老區礦井向(xiang)淺部采(cai)場的(de)轉移。

連(lian)(lian)采(cai)(cai)連(lian)(lian)充(chong)工藝是解放(fang)新(xin)礦(kuang)(kuang)集團老區壓覆資源、消化巨量矸(gan)(gan)石、置換提升產能、實現安全生產的重(zhong)要手(shou)段。在省內外示范工程帶動下,連(lian)(lian)采(cai)(cai)連(lian)(lian)充(chong)采(cai)(cai)煤(mei)(mei)(mei)(mei)法獲得國家煤(mei)(mei)(mei)(mei)監局(ju)(ju)和省煤(mei)(mei)(mei)(mei)監局(ju)(ju)領導(dao)的認可(ke),為(wei)技術推廣應用創造了(le)條件,為(wei)應對(dui)(dui)新(xin)的產業政(zheng)策風險和環保風險及實現重(zhong)大災害防治提供(gong)了(le)技術支持(chi)。今年上半年新(xin)礦(kuang)(kuang)集團五對(dui)(dui)礦(kuang)(kuang)井先后實施了(le)連(lian)(lian)采(cai)(cai)連(lian)(lian)充(chong)采(cai)(cai)煤(mei)(mei)(mei)(mei)法,累計完成充(chong)填開采(cai)(cai)以矸(gan)(gan)換煤(mei)(mei)(mei)(mei)量88萬(wan)噸(dun)。

(一)連采(cai)連充工藝研(yan)究

連(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)充(chong)結(jie)合了(le)美國、澳(ao)洲(zhou)廣泛(fan)應用的短壁(bi)連(lian)(lian)續采(cai)煤(mei)(mei)技(ji)術(旺格(ge)維利采(cai)煤(mei)(mei)法),堅持采(cai)充(chong)同(tong)步設計,采(cai)為(wei)充(chong),充(chong)為(wei)采(cai),追求兩者的協調高(gao)效。借鑒其短壁(bi)高(gao)效開采(cai)方法,利于頂板控制和(he)交替(ti)作業;改造(zao)工作面布置方式,解決通風和(he)安全出口的問題。

裕(yu)興煤礦與(yu)中國(guo)礦業(ye)(ye)大(da)學(北京)委(wei)托中國(guo)煤炭工(gong)業(ye)(ye)協(xie)會(hui)組(zu)織(zhi)了(le)(le)(le)“年產(chan)(chan)百萬噸連采(cai)連充工(gong)作(zuo)面(mian)”技(ji)術鑒(jian)定,由(you)三名中國(guo)工(gong)程院(yuan)院(yuan)士(shi)親自出(chu)席(xi),給予“為綠色(se)開(kai)(kai)采(cai)提(ti)供了(le)(le)(le)技(ji)術支撐(cheng)”和“國(guo)際(ji)領先(xian)”的評價。相(xiang)關論文已多次(ci)在國(guo)際(ji)和國(guo)內期(qi)刊發表,受到了(le)(le)(le)國(guo)內外普(pu)遍(bian)認可(ke)。在技(ji)術創新(xin)過(guo)(guo)程中,新(xin)礦集團堅持了(le)(le)(le)“兼容并蓄、優化組(zu)合(he)、核(he)心(xin)突破、目標引領、梯次(ci)遞進(jin)、良性循環”的研究(jiu)和實(shi)踐方法,已實(shi)現(xian)連采(cai)連充工(gong)作(zuo)面(mian)“11553”生產(chan)(chan)組(zu)織(zhi)目標模式,即“一面(mian)一機(ji)、月產(chan)(chan)5萬噸、充填(tian)5萬噸、用工(gong)30人”,其中用工(gong)包(bao)括地面(mian)至井下所有采(cai)煤、充填(tian)、檢修人員。通過(guo)(guo)充實(shi)率(lv)和充填(tian)強(qiang)度兩大(da)關鍵指標綜合(he)控制,開(kai)(kai)采(cai)兩層(ceng)煤合(he)計(ji)(ji)12米厚,四年共(gong)計(ji)(ji)開(kai)(kai)采(cai)12個工(gong)作(zuo)面(mian),測得地表最大(da)下沉值200mm,均在地表沉降控制I級標準范圍內。

孫(sun)村(cun)煤(mei)礦(kuang)、翟鎮煤(mei)礦(kuang)、協(xie)莊煤(mei)礦(kuang)在新汶礦(kuang)區薄及中厚(hou)煤(mei)層、應力集(ji)中區、地(di)表密(mi)集(ji)建(jian)(jian)筑(zhu)群的工廣和(he)井筒壓覆煤(mei)層中建(jian)(jian)成連(lian)(lian)采連(lian)(lian)充工作面,重點解決遺留煤(mei)柱回收難題。通過試(shi)采,驗證(zheng)了(le)對新汶礦(kuang)區孤島煤(mei)柱充填開采的可(ke)行性(xing),連(lian)(lian)采連(lian)(lian)充實現(xian)了(le)分(fen)塊切割、小能(neng)量釋(shi)放、快速充填接管(guan)頂板、強度和(he)密(mi)實度充分(fen)保證(zheng)等控制(zhi)。

長城六礦應用連(lian)采連(lian)充采煤法,重點解決煤層傾角較大的問題。

(二)連(lian)采連(lian)充(chong)使(shi)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)到下(xia)沉,工(gong)作(zuo)面(mian)充填(tian)體(ti)充實(shi)率(lv)和強度分(fen)別達到95%和6MPa,無(wu)任何裂縫和片(pian)落(luo)。裕興煤(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)開采(cai)近五年(nian)(nian)來(lai),安(an)全(quan)(quan)采(cai)出煤(mei)(mei)炭400多(duo)萬(wan)噸,地表變形完全(quan)(quan)在設計范圍,實(shi)現了與生(sheng)態園區的協(xie)調發展(zhan)。二是防滅火管(guan)理(li)方(fang)面(mian)。裕興礦(kuang)(kuang)全(quan)(quan)礦(kuang)(kuang)井(jing)連(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)充,取消了自(zi)燃發火煤(mei)(mei)層必備的注氮(dan)注漿和束管(guan)監測(ce)系統。三(san)是水(shui)害治理(li)方(fang)面(mian)。頂底板上下(xia)三(san)帶縮減為一(yi)個弱緩(huan)沉帶,含水(shui)層得到有(you)效保護。四是輔(fu)助運(yun)輸方(fang)面(mian)。裕興礦(kuang)(kuang)全(quan)(quan)礦(kuang)(kuang)井(jing)連(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)充,輔(fu)助運(yun)輸大(da)幅簡化,一(yi)部(bu)單軌(gui)吊解決(jue)全(quan)(quan)礦(kuang)(kuang)輔(fu)助運(yun)輸問題。五是智能(neng)化建設方(fang)面(mian)。孫(sun)村煤(mei)(mei)礦(kuang)(kuang)連(lian)(lian)采(cai)連(lian)(lian)充工(gong)作(zuo)面(mian)每(mei)個生(sheng)產班只有(you)6人,裕興礦(kuang)(kuang)全(quan)(quan)礦(kuang)(kuang)井(jing)每(mei)天下(xia)井(jing)總人數170人,年(nian)(nian)充填(tian)采(cai)煤(mei)(mei)百萬(wan)噸。

(三)全力推進(jin)智能化高效連采連充工作面建設

智能化高效連(lian)采連(lian)充工作,通過(guo)系(xi)列(lie)機器人和配(pei)套自動化生產系(xi)統,實(shi)現工作面(mian)(mian)支(zhi)(zhi)巷采煤無人、充填無人,支(zhi)(zhi)巷作業快進快出快充,科學設計支(zhi)(zhi)巷斷面(mian)(mian),取消支(zhi)(zhi)巷頂幫支(zhi)(zhi)護,采煤效率將大幅提(ti)升。

1.做好目標引領。規劃在新區建設連(lian)采(cai)(cai)連(lian)充“11883”生(sheng)產組(zu)織模(mo)式,即“一面(mian)(mian)一機(ji)、月(yue)產8萬噸、充填8萬噸、用工30人(ren)”的百人(ren)百萬噸連(lian)采(cai)(cai)連(lian)充工作面(mian)(mian)。在老區建設“11332”生(sheng)產組(zu)織模(mo)式,即 “一面(mian)(mian)一機(ji)、月(yue)產3萬噸、充填3萬噸、用工20人(ren)”的高效連(lian)采(cai)(cai)連(lian)充工作面(mian)(mian)。

2.做好裝備(bei)支(zhi)撐。下(xia)一(yi)步聚力(li)攻關智能化高效(xiao)(xiao)(xiao)連采連充(chong)(chong)工作(zuo)面的關鍵技術(shu)(shu)研發,為提升(sheng)連采連充(chong)(chong)采煤技術(shu)(shu)的安全(quan)性、適應性和(he)高生產效(xiao)(xiao)(xiao)率(lv)做技術(shu)(shu)支(zhi)撐。重點研發:一(yi)是連續(xu)(xu)掘進機(ji)器人(ren),實(shi)現(xian)遠程可(ke)視化“一(yi)鍵啟動”自動截割(ge)操控;二是后(hou)配套連續(xu)(xu)運輸機(ji)器人(ren),實(shi)現(xian)全(quan)順槽連續(xu)(xu)運輸生產不間(jian)斷;三(san)是充(chong)(chong)填下(xia)端頭液壓快速(su)封(feng)堵機(ji)器人(ren),實(shi)現(xian)充(chong)(chong)填安全(quan)高效(xiao)(xiao)(xiao)封(feng)堵。四是充(chong)(chong)填上三(san)角高效(xiao)(xiao)(xiao)密實(shi)充(chong)(chong)填機(ji)器人(ren),實(shi)現(xian)近水(shui)平煤層的高效(xiao)(xiao)(xiao)充(chong)(chong)填。

3.做(zuo)好技(ji)術支持。充(chong)分發(fa)揮充(chong)填開(kai)采(cai)(cai)國(guo)家工程實驗室(shi)作用,聘請知(zhi)名專(zhuan)家、院(yuan)士形成產學研有(you)機結(jie)合(he)的(de)科(ke)技(ji)創新(xin)體系。聚力攻(gong)關大(da)(da)埋(mai)深、厚松散煤層和承(cheng)壓水(shui)上(shang)開(kai)采(cai)(cai),以新(xin)巨(ju)龍公司(si)的(de)鐵路下壓煤和趙官(guan)礦面對的(de)承(cheng)壓水(shui)威(wei)脅,村莊及構筑物搬遷難(nan)度大(da)(da)、費用高、周期長的(de)現狀,在(zai)連采(cai)(cai)連充(chong)開(kai)采(cai)(cai)技(ji)術工藝方面進行積極探索和實踐,突破一批綠(lv)色(se)開(kai)采(cai)(cai)的(de)共性和關聯(lian)性技(ji)術問題。

三(san)、新型主(zhu)動(dong)超前(qian)支護系統—— 提高回(hui)采巷(xiang)道(dao)支護強(qiang)度,降低(di)支回(hui)工作量和勞動(dong)強(qiang)度。

為提高工(gong)作(zuo)面(mian)超前(qian)(qian)主(zhu)動支護(hu)強度,實(shi)現(xian)上(shang)(shang)下(xia)端頭無人化作(zuo)業,新(xin)礦集團顛覆思路,反復論證(zheng)和(he)現(xian)場(chang)試驗,首次在采(cai)煤(mei)工(gong)作(zuo)面(mian)上(shang)(shang)、下(xia)兩巷創(chuang)新(xin)應用了集頂板支護(hu)、圍巖實(shi)時在線監測(ce)于(yu)一體,以“注漿錨索桁架粱+礦壓在線實(shi)時監測(ce)”為主(zhu)要支護(hu)方式和(he)監測(ce)手段(duan)的(de)新(xin)型超前(qian)(qian)支護(hu)系統(tong),并得到上(shang)(shang)級(ji)主(zhu)管(guan)部門認可和(he)兄弟單位的(de)廣泛學習推(tui)廣。

(一)工藝概況

堅(jian)持(chi)以遵守規程、安全可(ke)靠、積極穩妥三大(da)原則為前(qian)提(ti),在(zai)薄及中厚煤層以“注(zhu)漿錨索桁架(jia)粱+礦壓(ya)(ya)在(zai)線實(shi)時監測”為主要支(zhi)護(hu)(hu)方式(shi)和(he)監測手(shou)段(duan)的新型超(chao)前(qian)支(zhi)護(hu)(hu)系統(tong),逐步替代了(le)單體(ti)液壓(ya)(ya)支(zhi)柱(zhu)、架(jia)棚等傳統(tong)超(chao)前(qian)支(zhi)護(hu)(hu)形式(shi),提(ti)高了(le)回采巷道支(zhi)護(hu)(hu)強(qiang)(qiang)度,減少具有沖擊地壓(ya)(ya)等災(zai)害工作(zuo)面兩巷用(yong)人(ren),降低巷道返修量、兩巷支(zhi)回柱(zhu)工作(zuo)量和(he)職(zhi)工勞動強(qiang)(qiang)度。

(二)使用效果

1.應用(yong)(yong)范(fan)圍廣(guang)。孫(sun)村、良莊(zhuang)、華豐(feng)、協莊(zhuang)、潘西、翟鎮(zhen)、鄂莊(zhuang)、新(xin)陽(yang)、趙官、長(chang)城二、長(chang)城三等13對礦井30個工作面開展了替代(dai)超(chao)前(qian)單(dan)體液壓支(zhi)柱工作,應用(yong)(yong)了“注(zhu)漿(jiang)錨索(suo)+”新(xin)型(xing)超(chao)前(qian)支(zhi)護(hu),提高了支(zhi)護(hu)強(qiang)度,減少生產用(yong)(yong)人。

2.應用效(xiao)果好。試驗“注漿錨索+”新型超前支護的工(gong)作面(mian)成功推采8000m,通過圍巖變形觀測(ce),工(gong)作面(mian)平均(jun)頂底板移近量124mm。

3.降(jiang)低勞(lao)動強(qiang)度(du)。13對礦井30個工(gong)作面(mian)累計(ji)單(dan)(dan)班(ban)取(qu)消超前支(zhi)護工(gong)110人(ren),平(ping)均單(dan)(dan)班(ban)單(dan)(dan)面(mian)減員3人(ren),累計(ji)減少(shao)了(le)支(zhi)、回單(dan)(dan)體支(zhi)柱(zhu)46275棵,降(jiang)低了(le)職工(gong)勞(lao)動強(qiang)度(du),明(ming)顯改(gai)善(shan)作業環(huan)境。

4.監(jian)(jian)(jian)測(ce)手段齊全。為確保“注漿(jiang)錨索+”新型超(chao)前支(zhi)護(hu)可靠(kao)性,多數礦井普遍使用(yong)圍巖(yan)松動圈監(jian)(jian)(jian)測(ce)、巷道(dao)表面位移監(jian)(jian)(jian)測(ce)、錨索受力監(jian)(jian)(jian)測(ce)、應力在線監(jian)(jian)(jian)測(ce)系統、微(wei)震監(jian)(jian)(jian)測(ce)系統、十(shi)字(zi)觀測(ce)、頂板離層儀監(jian)(jian)(jian)測(ce)等至少(shao)三種以上監(jian)(jian)(jian)測(ce)手段,確保超(chao)前支(zhi)護(hu)的(de)安全可靠(kao)性。

5.釋放作業空間(jian)。成功(gong)推廣應(ying)用“全錨索+”新型超前支護系統后,取(qu)消了(le)傳統超前支護,采煤工作面上、下兩巷空間(jian)明顯增大,利于單軌吊、卸壓鉆車等較大設備運行至(zhi)端頭,同時滿足了(le)安(an)全操作空間(jian)需求,便于安(an)全施工。

各位(wei)(wei)領(ling)(ling)導(dao),雖然我們在減(jian)人提效、科技創新(xin)等方面(mian)做了一(yi)些工(gong)作,取得一(yi)定成(cheng)效,但放(fang)眼當下,新(xin)技術層出不窮,新(xin)業態風起云涌,新(xin)模式百(bai)舸爭流,創新(xin)驅動發展的(de)戰略任重道遠,許多(duo)課(ke)題(ti)剛剛提出,許多(duo)難題(ti)需(xu)要(yao)攻(gong)關。我們將以(yi)此次會議(yi)為契機,認真(zhen)學習兄弟單位(wei)(wei)的(de)先進做法和成(cheng)功(gong)經驗,在能源集團堅強領(ling)(ling)導(dao)下,落實(shi)“謀(mou)久(jiu)調優、內涵提升”的(de)工(gong)作主(zhu)體,以(yi)智(zhi)慧(hui)礦山建設(she)引領(ling)(ling)打造動能轉換、轉型發展新(xin)標桿,為能源集團打造全省“首強”企(qi)業作出積極(ji)貢獻(xian)。

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