近年來,面對(dui)深部開采(cai)難度加大(da)、災害并存、老區資(zi)源(yuan)(yuan)日漸(jian)枯竭等突(tu)出問題,新礦集團按照能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)集團《關于實施“一提雙優”建設的指導意(yi)見》要求,顛覆思路(lu),科(ke)學(xue)應對(dui),能(neng)(neng)采(cai)盡采(cai),能(neng)(neng)收盡收,先(xian)后成功應用(yong)“110工(gong)法(fa)”新型(xing)沿空留巷、連采(cai)連充和新型(xing)超前支護等一系列革新工(gong)藝,“一提雙優”工(gong)作進展成效顯著。
一、無煤(mei)柱(zhu)切頂留(liu)巷——提高了留(liu)巷質(zhi)量和效率,消除應力集中(zhong),緩解(jie)了生產接續(xu)緊張的局面。
為解決采掘(jue)接續緊張(zhang)問題,2010年以來新(xin)礦集(ji)團(tuan)各礦井(jing)開展了巷(xiang)(xiang)內預置充填(tian)墻(qiang)沿空(kong)留巷(xiang)(xiang)試(shi)驗,由(you)于頂(ding)板壓(ya)力(li)大(da),充填(tian)體抗剪(jian)切(qie)(qie)能力(li)差,易(yi)向采空(kong)區(qu)傾倒,損壞嚴重,圍巖(yan)變(bian)形大(da),留巷(xiang)(xiang)效果不理想,需進(jin)一步(bu)研究。近幾年來我們積極和科研院校合作(zuo),借鑒“110工法”原理,與新(xin)礦實(shi)際相結合,發揮注漿錨(mao)(mao)索工作(zuo)效能,從支護、切(qie)(qie)頂(ding)、封(feng)堵(du)、監(jian)測(ce)等工藝(yi)入手,創新(xin)“薄及中厚煤(mei)層自垮成(cheng)巷(xiang)(xiang)技術”、“恒(heng)阻大(da)變(bian)形錨(mao)(mao)索+注漿錨(mao)(mao)索”、“注漿錨(mao)(mao)索+礦壓(ya)在線實(shi)時監(jian)測(ce)”多(duo)種切(qie)(qie)頂(ding)留巷(xiang)(xiang)工藝(yi),在各礦井(jing)具備(bei)條件的一次采全高煤(mei)層推廣應用,其中內蒙上(shang)海廟礦區(qu)在大(da)埋深(shen)、大(da)傾角、大(da)采高、多(duo)重災害(hai)疊(die)加影響下實(shi)現成(cheng)功(gong)切(qie)(qie)頂(ding)留巷(xiang)(xiang)。
(一(yi))掌握規律,準確把控沿空留(liu)巷圍巖變形機理是(shi)成功留(liu)巷的前提。
1.關鍵理論支撐
20世紀巖層運動(dong)控(kong)制(zhi)的(de)(de)(de)研(yan)究依據是(shi)錢鳴高院士的(de)(de)(de)“砌體梁”理(li)論(lun)和(he)(he)宋振騏院士的(de)(de)(de)“傳遞(di)巖梁”理(li)論(lun)為(wei)主要標志(zhi)。這兩(liang)(liang)種理(li)論(lun)的(de)(de)(de)提出對(dui)行業(ye)的(de)(de)(de)技(ji)術進步(bu)和(he)(he)安全(quan)開采(cai)(cai)做(zuo)出了巨大的(de)(de)(de)貢獻,對(dui)巖層運動(dong)控(kong)制(zhi)有著很好的(de)(de)(de)指導意義。兩(liang)(liang)個理(li)論(lun)的(de)(de)(de)共同點都是(shi)研(yan)究頂板巖層的(de)(de)(de)運動(dong)規律—平面結(jie)構。21世紀隨著監測手(shou)段的(de)(de)(de)進步(bu)使得研(yan)究采(cai)(cai)場應力控(kong)制(zhi)和(he)(he)三維空間結(jie)構成為(wei)可能。
新礦集團(tuan)采(cai)用(yong)覆巖空(kong)(kong)間(jian)(jian)結(jie)構(gou)理(li)(li)論分(fen)析(xi)和“震(zhen)動場(chang)—應(ying)力(li)(li)(li)(li)場(chang)”一體(ti)(ti)化(hua)聯合(he)監測(ce)(ce)技術(shu)結(jie)合(he),研(yan)(yan)究(jiu)采(cai)掘空(kong)(kong)間(jian)(jian)結(jie)構(gou)的(de)應(ying)力(li)(li)(li)(li)規律(lv),其中高(gao)精度(du)多用(yong)途微(wei)地震(zhen)監測(ce)(ce)系(xi)(xi)統(tong)—區域分(fen)析(xi),應(ying)力(li)(li)(li)(li)在(zai)線監測(ce)(ce)系(xi)(xi)統(tong)—局部分(fen)析(xi)。一是(shi)宏觀上:采(cai)用(yong)高(gao)精度(du)微(wei)地震(zhen)監測(ce)(ce)技術(shu),對(dui)不同條件下采(cai)場(chang)宏觀礦壓規律(lv)重(zhong)新研(yan)(yan)究(jiu),為確(que)定頂板壓力(li)(li)(li)(li)、導水(shui)范(fan)(fan)圍(wei)、煤層破裂(lie)范(fan)(fan)圍(wei)、底板破裂(lie)深度(du)和進行區域性動力(li)(li)(li)(li)災害(hai)預(yu)警等提供依(yi)據(ju)。二是(shi)微(wei)觀上:以具體(ti)(ti)布置方式(shi)為研(yan)(yan)究(jiu)對(dui)象,在(zai)大(da)量現場(chang)監測(ce)(ce)、工(gong)業性試驗(yan)基礎上,研(yan)(yan)究(jiu)不同條件下巷(xiang)道(dao)圍(wei)巖變(bian)形(xing)規律(lv)、側(ce)煤體(ti)(ti)裂(lie)隙發育(yu)規律(lv)、沿(yan)空(kong)(kong)巷(xiang)道(dao)變(bian)形(xing)機(ji)理(li)(li)及控制(zhi)技術(shu),為確(que)定工(gong)作(zuo)面(mian)的(de)采(cai)動影響距離、覆巖空(kong)(kong)間(jian)(jian)結(jie)構(gou)特征、確(que)定合(he)理(li)(li)的(de)巷(xiang)道(dao)支(zhi)護參數等提供依(yi)據(ju)。
2.切頂卸(xie)壓沿空留巷圍巖變形過程分析
沿(yan)空留(liu)巷(xiang)(xiang)圍(wei)巖變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)過(guo)(guo)程,具體可分(fen)為以下幾(ji)個階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan):第Ⅰ階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),掘(jue)進變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),巷(xiang)(xiang)道開(kai)挖打(da)破(po)了原巖應(ying)(ying)力(li)平衡狀態,圍(wei)巖應(ying)(ying)力(li)產(chan)生(sheng)調(diao)整。第Ⅱ階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),掘(jue)進穩(wen)(wen)(wen)定階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),巷(xiang)(xiang)道掘(jue)進引起(qi)的(de)(de)圍(wei)巖應(ying)(ying)力(li)重新(xin)分(fen)布應(ying)(ying)力(li)達到二次平衡。第Ⅲ階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),一(yi)次采動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),分(fen)超(chao)前(qian)采動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)和滯后采動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)兩個階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)。超(chao)前(qian)采動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)主(zhu)要是受(shou)第一(yi)個工作面(mian)超(chao)前(qian)支(zhi)承壓力(li)影(ying)(ying)響(xiang),滯后采動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan)源于(yu)開(kai)采擾動(dong)。第Ⅳ階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),留(liu)巷(xiang)(xiang)穩(wen)(wen)(wen)定階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),沿(yan)空留(liu)巷(xiang)(xiang)的(de)(de)擾動(dong)應(ying)(ying)力(li)源消(xiao)失,圍(wei)巖變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)趨于(yu)穩(wen)(wen)(wen)定。第Ⅴ階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),二次采動(dong)變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)階(jie)(jie)(jie)段(duan)(duan),下一(yi)個工作面(mian)的(de)(de)回采,沿(yan)空留(liu)巷(xiang)(xiang)圍(wei)巖重新(xin)受(shou)到超(chao)前(qian)支(zhi)承壓力(li)的(de)(de)影(ying)(ying)響(xiang),圍(wei)巖變(bian)(bian)形(xing)(xing)(xing)量(liang)急劇增加,直至(zhi)該工作面(mian)推過(guo)(guo)后,留(liu)巷(xiang)(xiang)服務(wu)期結束。
(二)切頂卸壓,合理切頂爆(bao)破參(can)數選取和(he)支護工藝是成功留巷的關鍵。
一是(shi)“切(qie)的(de)開”:實(shi)踐表明采空(kong)區頂(ding)板(ban)(ban)的(de)沿切(qie)頂(ding)排冒落(luo)的(de)及(ji)不及(ji)時、效果好(hao)不好(hao),切(qie)頂(ding)爆(bao)破參數的(de)選(xuan)取是(shi)關(guan)鍵。定向預裂(lie)(lie)聚能(neng)爆(bao)破,綜采工作面“Z型”切(qie)縫頂(ding)板(ban)(ban)控制(zhi)技術,在非(fei)設定方(fang)向上產(chan)生均勻(yun)壓力,在設定方(fang)向上產(chan)生集中(zhong)拉力,實(shi)現巖體(ti)定向預裂(lie)(lie)切(qie)縫,有(you)效控制(zhi)采動(dong)壓力對留巷(xiang)起始點的(de)影(ying)響,保障了留巷(xiang)頂(ding)板(ban)(ban)“切(qie)得開”。
二是“拉的住”: 切頂沿空(kong)留巷采(cai)(cai)空(kong)區側(ce)頂板(ban)(ban)為(wei)巷道變形破壞的關鍵部位(wei),在巷道一(yi)次全(quan)錨(mao)索(suo)支護的基(ji)(ji)礎上,工作(zuo)面(mian)回采(cai)(cai)前,采(cai)(cai)用恒阻大變形錨(mao)索(suo)加固巷道靠近采(cai)(cai)空(kong)區一(yi)排側(ce)頂板(ban)(ban),通過(guo)恒阻大變形錨(mao)索(suo)加固采(cai)(cai)空(kong)區側(ce)頂板(ban)(ban),提高了頂板(ban)(ban)巖層(ceng)在實體煤側(ce)的抗彎(wan)矩能(neng)力,有(you)效阻止(zhi)(zhi)了頂板(ban)(ban)的離層(ceng)和錯動;頂板(ban)(ban)巖層(ceng)抗彎(wan)矩能(neng)力的增(zeng)加限制了基(ji)(ji)本頂向(xiang)采(cai)(cai)空(kong)區的旋轉,減(jian)小了基(ji)(ji)本頂對采(cai)(cai)空(kong)區側(ce)直接頂的擠壓(ya)力,避免了采(cai)(cai)空(kong)區側(ce)直接頂圍巖擠壓(ya)破碎,防止(zhi)(zhi)垮冒(mao)﹑漏冒(mao)現象的發生。
通過頂(ding)(ding)板(ban)變(bian)化(hua)規(gui)律(lv)研究,在留巷(xiang)(xiang)巷(xiang)(xiang)道頂(ding)(ding)板(ban)非采(cai)空區一排處(chu)二次施工(gong)注漿(jiang)錨(mao)索加固(gu)(gu)支護,漿(jiang)體充(chong)填至裂(lie)隙和(he)錨(mao)索孔徑內,將破碎圍巖粘合(he)加固(gu)(gu),錨(mao)索實現(xian)全錨(mao),對頂(ding)(ding)板(ban)進行(xing)二次加固(gu)(gu)組合(he),形成一個完整的穩定的“再生巖體”充(chong)分發揮了圍巖的自撐能力,提升沿(yan)空留巷(xiang)(xiang)效果。
三(san)是“封(feng)(feng)(feng)得(de)好(hao)”:采(cai)用頂(ding)板充(chong)(chong)分(fen)垮落形成充(chong)(chong)填(tian)體,配以U型鋼可(ke)縮性支柱(zhu)(工字鋼支柱(zhu))和金(jin)屬網進行擋矸封(feng)(feng)(feng)堵,取(qu)代了(le)(le)矸石(shi)袋、膏體等充(chong)(chong)填(tian)材(cai)料(liao),避免了(le)(le)架后臨時(shi)支護和人工堆(充(chong)(chong))充(chong)(chong)填(tian)材(cai)料(liao),杜絕了(le)(le)架后頂(ding)板對操作(zuo)人員的(de)威脅。為防止留巷采(cai)空區側(ce)漏(lou)風及有害氣(qi)體涌(yong)出,采(cai)取(qu)雙層風筒布防漏(lou)風技術(shu)措(cuo)施或通過采(cai)用向頂(ding)板、煤幫噴涂快速(su)密閉材(cai)料(liao)進行封(feng)(feng)(feng)堵,達到了(le)(le)有效封(feng)(feng)(feng)堵采(cai)空區“封(feng)(feng)(feng)得(de)好(hao)”的(de)目(mu)的(de)。
(三)在線監控,及時分析觀測(ce)數據優化設計是成功留巷的保障(zhang)。
一是(shi)強化沿(yan)空(kong)留(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數據(ju)觀(guan)測(ce)(ce)。強化各類(lei)(lei)沿(yan)空(kong)留(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)數據(ju)觀(guan)測(ce)(ce),制定各類(lei)(lei)觀(guan)測(ce)(ce)方(fang)(fang)案,包括頂(ding)板離層監(jian)測(ce)(ce)、留(liu)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)表面位(wei)移觀(guan)測(ce)(ce)、錨索受(shou)力(li)和變形量監(jian)測(ce)(ce)、單體支(zhi)柱(或(huo)超(chao)(chao)后支(zhi)架)受(shou)力(li)及縮量監(jian)測(ce)(ce)、超(chao)(chao)前(qian)(qian)(qian)應(ying)力(li)集(ji)(ji)中(zhong)區監(jian)測(ce)(ce)、沿(yan)空(kong)側巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)幫(bang)側向(xiang)壓力(li)監(jian)測(ce)(ce)、瓦斯、CO及漏(lou)風監(jian)測(ce)(ce)等(deng)。在(zai)工(gong)作(zuo)(zuo)面回(hui)采過程中(zhong),對(dui)工(gong)作(zuo)(zuo)面前(qian)(qian)(qian)方(fang)(fang)煤壁內超(chao)(chao)前(qian)(qian)(qian)應(ying)力(li)集(ji)(ji)中(zhong)區監(jian)測(ce)(ce),掌(zhang)握采場超(chao)(chao)前(qian)(qian)(qian)應(ying)力(li)影響范圍(wei)及強度。對(dui)巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)幫(bang)側向(xiang)壓力(li)的監(jian)測(ce)(ce),掌(zhang)握巷(xiang)(xiang)(xiang)(xiang)幫(bang)側向(xiang)壓力(li)變化規律,監(jian)測(ce)(ce)數據(ju)實(shi)時傳輸至井上電腦終端,用于系統分析應(ying)力(li)變化情況。
二是加(jia)強觀(guan)(guan)(guan)測資料(liao)的分析(xi)應用。日(ri)常(chang)工作(zuo)中加(jia)強觀(guan)(guan)(guan)測資料(liao)的分析(xi)應用,形(xing)成(cheng)“初始設計—數據觀(guan)(guan)(guan)測—修(xiu)改設計—再觀(guan)(guan)(guan)測—再修(xiu)改”的逐(zhu)步完善程(cheng)序(xu)。通過強化(hua)各(ge)(ge)類沿空留(liu)巷(xiang)(xiang)數據觀(guan)(guan)(guan)測,分析(xi)留(liu)巷(xiang)(xiang)各(ge)(ge)種參(can)數,不(bu)斷(duan)優化(hua)留(liu)巷(xiang)(xiang)各(ge)(ge)環節設計。
新(xin)礦(kuang)集團(tuan)自2017年(nian)開(kai)展(zhan)新(xin)型(xing)沿空留(liu)巷(xiang)(xiang)以來(lai)有(you)(you)(you)效(xiao)留(liu)巷(xiang)(xiang)進尺(chi)36646m,通過觀測數(shu)(shu)據分析,巷(xiang)(xiang)道頂(ding)底板平(ping)均變形量較(jiao)原矸石帶壘砌留(liu)巷(xiang)(xiang)減(jian)少200-350mm,兩幫(bang)平(ping)均移近量減(jian)少350-400mm,減(jian)小了后(hou)期留(liu)巷(xiang)(xiang)返修工(gong)程量,降(jiang)低工(gong)人(ren)勞動(dong)強度。新(xin)型(xing)沿空留(liu)巷(xiang)(xiang)工(gong)藝(yi)應用(yong)范圍已擴展(zhan)到多數(shu)(shu)主(zhu)采(cai)(cai)煤層(ceng),實(shi)現了采(cai)(cai)區單翼逐面無縫接續,采(cai)(cai)區回收率(lv)提高了9%,降(jiang)低了掘進工(gong)程量,有(you)(you)(you)效(xiao)緩解(jie)了生(sheng)產(chan)接續;零煤柱留(liu)設,消除煤柱應力集中,避(bi)免了采(cai)(cai)掘相互影響(xiang),降(jiang)低了沖(chong)擊危險;實(shi)現“Y型(xing)”通風,解(jie)決了上隅角瓦(wa)斯超限(xian),有(you)(you)(you)利于災害防治,具(ju)有(you)(you)(you)較(jiao)大(da)的社會經濟效(xiao)益(yi)。2019年(nian)新(xin)礦(kuang)集團(tuan)規劃推廣新(xin)型(xing)沿空留(liu)巷(xiang)(xiang)工(gong)藝(yi)留(liu)巷(xiang)(xiang)25000m,力爭30000m。屆時,留(liu)巷(xiang)(xiang)比例將占全集團(tuan)公司(si)回采(cai)(cai)巷(xiang)(xiang)道的20%左右(you),能有(you)(you)(you)力保證工(gong)作面順序接續,簡化(hua)生(sheng)產(chan)布局,合理(li)控(kong)制(zhi)水平(ping)、煤層(ceng)、采(cai)(cai)區、采(cai)(cai)掘工(gong)作面數(shu)(shu)量 。
二、智能化(hua)連采連充盤活了淺部和各類煤柱資源(yuan),實現了老區礦井向淺部采場的轉移(yi)。
連(lian)采(cai)(cai)連(lian)充(chong)工藝是解(jie)放新(xin)礦(kuang)集團老區(qu)壓覆資源(yuan)、消化(hua)巨量矸石、置換提升產(chan)(chan)能、實現(xian)安全生產(chan)(chan)的(de)重要手段。在省(sheng)內外示范工程帶動下,連(lian)采(cai)(cai)連(lian)充(chong)采(cai)(cai)煤(mei)(mei)(mei)法(fa)獲(huo)得國家煤(mei)(mei)(mei)監(jian)局和(he)省(sheng)煤(mei)(mei)(mei)監(jian)局領導的(de)認可,為技(ji)術(shu)推廣(guang)應用(yong)創造了條件,為應對新(xin)的(de)產(chan)(chan)業政策風(feng)險和(he)環保風(feng)險及實現(xian)重大災(zai)害防治(zhi)提供(gong)了技(ji)術(shu)支持。今年上半年新(xin)礦(kuang)集團五對礦(kuang)井(jing)先后實施了連(lian)采(cai)(cai)連(lian)充(chong)采(cai)(cai)煤(mei)(mei)(mei)法(fa),累計完成(cheng)充(chong)填開采(cai)(cai)以(yi)矸換煤(mei)(mei)(mei)量88萬(wan)噸(dun)。
(一)連(lian)采連(lian)充工藝研究
連(lian)采(cai)連(lian)充結合(he)了(le)美國、澳(ao)洲廣泛應用的短(duan)壁(bi)連(lian)續(xu)采(cai)煤技(ji)術(旺格(ge)維利采(cai)煤法),堅持采(cai)充同步設計,采(cai)為充,充為采(cai),追求兩者的協調高效。借鑒(jian)其短(duan)壁(bi)高效開采(cai)方(fang)法,利于(yu)頂板控制和交(jiao)替作(zuo)業;改(gai)造工作(zuo)面布(bu)置(zhi)方(fang)式,解決通風(feng)和安全出(chu)口的問題。
裕興煤礦與中(zhong)國(guo)礦業(ye)大(da)學(北京)委托中(zhong)國(guo)煤炭工(gong)(gong)業(ye)協會組(zu)織了“年產百(bai)萬(wan)噸(dun)連(lian)(lian)采(cai)(cai)(cai)連(lian)(lian)充(chong)(chong)工(gong)(gong)作面”技術鑒定(ding),由三名中(zhong)國(guo)工(gong)(gong)程院(yuan)(yuan)院(yuan)(yuan)士親自(zi)出席,給予(yu)“為綠色開(kai)采(cai)(cai)(cai)提供(gong)了技術支撐”和(he)(he)(he)“國(guo)際(ji)(ji)領(ling)先”的(de)評價。相關論文已多(duo)次在(zai)國(guo)際(ji)(ji)和(he)(he)(he)國(guo)內(nei)期刊發表(biao),受到了國(guo)內(nei)外普遍認可。在(zai)技術創新過(guo)程中(zhong),新礦集(ji)團堅持了“兼容并蓄(xu)、優化(hua)組(zu)合、核心(xin)突破、目標(biao)引領(ling)、梯次遞進、良性循環”的(de)研究和(he)(he)(he)實踐方法,已實現連(lian)(lian)采(cai)(cai)(cai)連(lian)(lian)充(chong)(chong)工(gong)(gong)作面“11553”生產組(zu)織目標(biao)模(mo)式,即“一面一機、月產5萬(wan)噸(dun)、充(chong)(chong)填5萬(wan)噸(dun)、用工(gong)(gong)30人”,其中(zhong)用工(gong)(gong)包括(kuo)地(di)面至井(jing)下所有采(cai)(cai)(cai)煤、充(chong)(chong)填、檢(jian)修(xiu)人員。通過(guo)充(chong)(chong)實率(lv)和(he)(he)(he)充(chong)(chong)填強度兩大(da)關鍵指標(biao)綜合控制,開(kai)采(cai)(cai)(cai)兩層煤合計(ji)12米厚,四(si)年共計(ji)開(kai)采(cai)(cai)(cai)12個(ge)工(gong)(gong)作面,測(ce)得地(di)表(biao)最大(da)下沉值(zhi)200mm,均在(zai)地(di)表(biao)沉降控制I級標(biao)準范圍內(nei)。
孫村煤(mei)礦、翟(zhai)鎮煤(mei)礦、協莊煤(mei)礦在新汶礦區(qu)薄及中厚煤(mei)層(ceng)(ceng)、應力(li)集(ji)中區(qu)、地表密(mi)集(ji)建筑群(qun)的(de)工廣和井筒壓(ya)覆(fu)煤(mei)層(ceng)(ceng)中建成連采(cai)連充工作面,重點(dian)解決遺(yi)留煤(mei)柱回收(shou)難(nan)題。通過試采(cai),驗(yan)證了對新汶礦區(qu)孤島煤(mei)柱充填(tian)開采(cai)的(de)可(ke)行性,連采(cai)連充實現了分塊(kuai)切割、小(xiao)能量(liang)釋放、快速充填(tian)接管頂板、強度和密(mi)實度充分保證等控制。
長城(cheng)六(liu)礦應用(yong)連采連充采煤(mei)法,重(zhong)點解(jie)決煤(mei)層(ceng)傾角較大的問題。
(二)連(lian)采連(lian)充(chong)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(di)面未觀測到(dao)(dao)下(xia)(xia)沉,工(gong)作面充(chong)(chong)填體充(chong)(chong)實率和(he)強度分別達(da)到(dao)(dao)95%和(he)6MPa,無任(ren)何裂縫和(he)片落(luo)。裕(yu)(yu)興(xing)煤礦開采(cai)近五年來,安全(quan)(quan)采(cai)出煤炭400多(duo)萬噸,地(di)表變形(xing)完全(quan)(quan)在設計范(fan)圍,實現了與生(sheng)態園區的協調發展。二是防滅火管理方面。裕(yu)(yu)興(xing)礦全(quan)(quan)礦井(jing)(jing)連采(cai)連充(chong)(chong),取消了自燃發火煤層必備的注氮(dan)注漿(jiang)和(he)束(shu)管監(jian)測系(xi)統。三是水害治(zhi)理方面。頂底板(ban)上下(xia)(xia)三帶(dai)(dai)縮減為一個弱(ruo)緩沉帶(dai)(dai),含水層得到(dao)(dao)有效保護。四(si)是輔(fu)助(zhu)運輸方面。裕(yu)(yu)興(xing)礦全(quan)(quan)礦井(jing)(jing)連采(cai)連充(chong)(chong),輔(fu)助(zhu)運輸大(da)幅簡化,一部單軌吊解(jie)決全(quan)(quan)礦輔(fu)助(zhu)運輸問題。五是智(zhi)能化建設方面。孫村煤礦連采(cai)連充(chong)(chong)工(gong)作面每(mei)個生(sheng)產(chan)班只有6人(ren)(ren),裕(yu)(yu)興(xing)礦全(quan)(quan)礦井(jing)(jing)每(mei)天下(xia)(xia)井(jing)(jing)總人(ren)(ren)數170人(ren)(ren),年充(chong)(chong)填采(cai)煤百萬噸。
(三)全力(li)推進智(zhi)能(neng)化高效(xiao)連采連充工作(zuo)面建設
智(zhi)能化高效連采連充工(gong)作,通過系(xi)列機器人和(he)配套(tao)自(zi)動(dong)化生(sheng)產系(xi)統,實現(xian)工(gong)作面支巷采煤(mei)無人、充填無人,支巷作業(ye)快進快出快充,科學設(she)計支巷斷面,取(qu)消支巷頂幫(bang)支護,采煤(mei)效率將大幅提升。
1.做好目標引領(ling)。規劃(hua)在新區建設連(lian)(lian)(lian)采連(lian)(lian)(lian)充“11883”生產(chan)組織(zhi)模式,即“一(yi)面(mian)一(yi)機(ji)(ji)、月產(chan)8萬(wan)噸(dun)(dun)、充填8萬(wan)噸(dun)(dun)、用工(gong)30人”的百人百萬(wan)噸(dun)(dun)連(lian)(lian)(lian)采連(lian)(lian)(lian)充工(gong)作(zuo)面(mian)。在老(lao)區建設“11332”生產(chan)組織(zhi)模式,即 “一(yi)面(mian)一(yi)機(ji)(ji)、月產(chan)3萬(wan)噸(dun)(dun)、充填3萬(wan)噸(dun)(dun)、用工(gong)20人”的高效連(lian)(lian)(lian)采連(lian)(lian)(lian)充工(gong)作(zuo)面(mian)。
2.做(zuo)好裝備支(zhi)撐。下(xia)一步(bu)聚(ju)力(li)攻關智能化高(gao)效(xiao)連(lian)采連(lian)充(chong)(chong)工作面(mian)的(de)關鍵技術研發,為提升連(lian)采連(lian)充(chong)(chong)采煤(mei)技術的(de)安全(quan)性(xing)(xing)、適應性(xing)(xing)和高(gao)生產效(xiao)率做(zuo)技術支(zhi)撐。重點研發:一是(shi)(shi)連(lian)續掘進機(ji)器人,實現遠(yuan)程可視化“一鍵啟動”自動截割操控;二是(shi)(shi)后配套(tao)連(lian)續運輸機(ji)器人,實現全(quan)順槽(cao)連(lian)續運輸生產不間(jian)斷(duan);三是(shi)(shi)充(chong)(chong)填(tian)下(xia)端頭液壓(ya)快速封堵機(ji)器人,實現充(chong)(chong)填(tian)安全(quan)高(gao)效(xiao)封堵。四(si)是(shi)(shi)充(chong)(chong)填(tian)上(shang)三角高(gao)效(xiao)密實充(chong)(chong)填(tian)機(ji)器人,實現近水(shui)平煤(mei)層的(de)高(gao)效(xiao)充(chong)(chong)填(tian)。
3.做好技術(shu)(shu)支(zhi)持。充分發(fa)揮(hui)充填(tian)開(kai)采國家工程實驗室作用(yong),聘請知(zhi)名專家、院士形成產(chan)學研有機結(jie)合(he)的(de)科技創新體系。聚(ju)力攻關(guan)大埋(mai)深、厚松散煤(mei)層和(he)(he)承(cheng)壓水上開(kai)采,以新巨(ju)龍(long)公(gong)司的(de)鐵路(lu)下壓煤(mei)和(he)(he)趙官(guan)礦(kuang)面對(dui)的(de)承(cheng)壓水威脅,村莊及構筑物搬遷(qian)難度大、費(fei)用(yong)高、周期長(chang)的(de)現狀,在連采連充開(kai)采技術(shu)(shu)工藝方面進行積極探索和(he)(he)實踐,突破一批(pi)綠(lv)色開(kai)采的(de)共性和(he)(he)關(guan)聯性技術(shu)(shu)問題。
三、新(xin)型主動超前支(zhi)(zhi)護(hu)系統—— 提高回采巷道支(zhi)(zhi)護(hu)強度,降低支(zhi)(zhi)回工作量和勞動強度。
為提(ti)高(gao)工作面(mian)超前主(zhu)(zhu)動支護強度(du),實現上下(xia)端(duan)頭無(wu)人(ren)化(hua)作業,新礦集團(tuan)顛覆思(si)路,反復(fu)論證(zheng)和(he)(he)現場試驗,首次在采煤(mei)工作面(mian)上、下(xia)兩巷創新應(ying)用了集頂(ding)板(ban)支護、圍(wei)巖實時在線監測于一體,以“注漿錨索桁架粱+礦壓在線實時監測”為主(zhu)(zhu)要支護方式和(he)(he)監測手段的新型超前支護系統,并得(de)到(dao)上級主(zhu)(zhu)管部門認可和(he)(he)兄弟單位的廣泛(fan)學習推(tui)廣。
(一)工藝概況
堅持以遵守規程、安全可靠(kao)、積(ji)極(ji)穩妥三大原(yuan)則(ze)為前(qian)提(ti),在(zai)(zai)薄及中厚煤層以“注漿錨(mao)索(suo)桁架粱(liang)+礦壓(ya)在(zai)(zai)線實時監(jian)測”為主要支(zhi)護方式和監(jian)測手段(duan)的新型超(chao)(chao)前(qian)支(zhi)護系統,逐(zhu)步替代了單(dan)體液(ye)壓(ya)支(zhi)柱(zhu)、架棚等(deng)傳(chuan)統超(chao)(chao)前(qian)支(zhi)護形式,提(ti)高了回采巷(xiang)道支(zhi)護強(qiang)度,減少(shao)具有沖擊地壓(ya)等(deng)災害工作(zuo)面兩(liang)巷(xiang)用人,降低巷(xiang)道返修量(liang)、兩(liang)巷(xiang)支(zhi)回柱(zhu)工作(zuo)量(liang)和職工勞動強(qiang)度。
(二)使用效果
1.應(ying)用(yong)范圍廣。孫(sun)村(cun)、良莊(zhuang)(zhuang)、華豐(feng)、協莊(zhuang)(zhuang)、潘(pan)西、翟(zhai)鎮、鄂(e)莊(zhuang)(zhuang)、新陽、趙官、長城二、長城三等(deng)13對(dui)礦井30個工作面(mian)開展了替(ti)代超前(qian)單體液壓支(zhi)柱工作,應(ying)用(yong)了“注漿錨(mao)索+”新型超前(qian)支(zhi)護,提高(gao)了支(zhi)護強度,減少生產用(yong)人(ren)。
2.應用效果好。試驗“注漿錨索(suo)+”新型超前支(zhi)護的工(gong)(gong)作面成功推采(cai)8000m,通過圍巖變形(xing)觀測,工(gong)(gong)作面平均頂底板移近量124mm。
3.降(jiang)低(di)勞(lao)動(dong)強(qiang)度。13對礦井30個工作面累(lei)計單(dan)(dan)班取消超前支護工110人(ren),平均單(dan)(dan)班單(dan)(dan)面減員3人(ren),累(lei)計減少了支、回單(dan)(dan)體支柱46275棵,降(jiang)低(di)了職工勞(lao)動(dong)強(qiang)度,明顯改善作業環境(jing)。
4.監測(ce)手段齊(qi)全。為確保“注漿錨索+”新(xin)型超(chao)前(qian)支護可靠性,多數礦(kuang)井普遍使用圍巖松動圈監測(ce)、巷道(dao)表面位移監測(ce)、錨索受力(li)監測(ce)、應力(li)在線(xian)監測(ce)系統(tong)(tong)、微震監測(ce)系統(tong)(tong)、十字(zi)觀(guan)測(ce)、頂板離(li)層儀監測(ce)等至少三種以上監測(ce)手段,確保超(chao)前(qian)支護的安全可靠性。
5.釋放作(zuo)業空間。成功推廣應用“全(quan)錨(mao)索+”新型超前支護系統后,取消了傳統超前支護,采煤工作(zuo)面上、下兩巷空間明顯增大(da),利于單軌吊(diao)、卸壓鉆車(che)等較(jiao)大(da)設備運(yun)行至端(duan)頭,同時滿足了安全(quan)操作(zuo)空間需求,便于安全(quan)施工。
各位(wei)領(ling)(ling)導(dao),雖然我(wo)們(men)在(zai)減人提效、科技創新(xin)等方面做了(le)一些工作(zuo),取得一定成(cheng)效,但放眼當下,新(xin)技術(shu)層出不窮,新(xin)業態風起云涌(yong),新(xin)模式(shi)百舸爭流,創新(xin)驅動(dong)發展的戰(zhan)略任(ren)重道(dao)遠,許(xu)多(duo)課題(ti)(ti)剛剛提出,許(xu)多(duo)難題(ti)(ti)需要攻關。我(wo)們(men)將以此次會(hui)議(yi)為契機,認真(zhen)學(xue)習兄弟單位(wei)的先進(jin)做法(fa)和成(cheng)功經驗,在(zai)能(neng)源集(ji)團(tuan)堅強領(ling)(ling)導(dao)下,落實“謀久調優(you)、內涵提升”的工作(zuo)主體,以智(zhi)慧礦山建設引領(ling)(ling)打造動(dong)能(neng)轉(zhuan)換、轉(zhuan)型發展新(xin)標(biao)桿(gan),為能(neng)源集(ji)團(tuan)打造全省“首(shou)強”企業作(zuo)出積極貢獻。