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以技术创新推动煤炭产业革命
新闻作者:尉永邦  发布时间:2022年02月15日  查看次数:  放大 缩小 默认

  在晋能控股煤业集团雁崖煤业公司,技术革新的喜悦激荡着干部员工们的心潮,一场煤炭工业科技革命的浪潮——无煤柱开采技术应用正在这里悄然兴起。

  切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术,可有效降低巷道超前压力,最大限度提高资源回采率,降低生产成本。不仅对缓解采掘衔接和延长矿井寿命,提高矿井综合经济效益具有十分重要的意义,而且是矿井突破传统工艺限制、提升安全管理水平的有效途径,被业界誉为‘第三次矿业技术革命’。从2015年起,经过7年来理论与实践的探索,雁崖人不懈追求,深入探索,积累了丰富而又臻熟的资源开采技术和经验,打造了一张能源企业的“靓丽名片”。

  近年来,随着矿井逐步向深部、边缘地带以及地质条件复杂的区域延伸,采掘衔接紧张、安全管理难度与日俱增。在煤炭行业竞争日趋激烈的大背景下,如何提高资源回收率,实现降本增效,延长矿井寿命已经成为晋能控股集团当前面临的重大课题。那么,面对严峻的发展形势,只能改革现有开采模式,全面推行小煤柱、无煤柱开采,提高煤炭资源回收率、延长矿井服务年限。

  晋能控股煤业集团雁崖煤业公司按照“系统思维、把握大局、严肃认真、注重细节”十六字工作要求,充分发挥企业自身的人才、技术优势,对2#层三盘区8305工作面(8306)无煤柱工作面进行了开采。该工作面是一次采全高工作面,可采走向长度为1292m,工作面倾向长度为300m,工作面煤层总厚度为1.6m~4.88m,平均厚度3.3m,成为晋能控股集团最长的无煤柱工作面。

  2015年4月,雁崖煤业公司与中国矿业大学合作在8304、8305工作面实施110工法无煤柱切顶卸压自动成巷工艺。采用三巷两面的方式进行了科学布置,5304巷作为切顶卸压留巷试验巷道,8304工作面作为三盘区东翼首采面。2017年10月3日,8304工作面无煤柱切顶卸压自动成巷技术正式开始试采。在确保安全的前提下,取得了无煤柱试验的成功,为全集团大力推广无煤柱开采提供了有力的技术保障和理论支撑。走出了一条资源节约型、环境友好型、绿色开采的新路子。

  科学制定绿色开采。现回采无煤柱工作面为8305工作面,采用三巷两面的方式进行了科学布置,5305巷作为切顶卸压留巷巷道,8305工作面作为首采面。在原巷道的支护基础上又施工两排补强锚索。在5305巷顶板靠近8305工作面煤壁侧实施切顶孔进行爆破。在回采工艺上,8305工作面采用SL300型采煤机破煤、PF6/1142型刮板运输机、SZZ1200/400型转载机、头部DSJ120/200/2×500型胶带输送机、二部皮带头SZZ1200/400型转载机、二部DSJ120/200/2×500型胶带输送机运煤,ZF13000/25/38型液压支架进行工作面支护,工作面平均煤厚3.3m,采高3.3m,循环进度为0.8m,采用自然垮落法管理采空区顶板。5305巷采用“3”种支护形式进行巷道支护分别为“超前临时支护”“档杆支护”和“架后临时支护”,将留巷段划分为“架后临时支护区”“成巷稳定区”两个区域。

  精心布局优化设计。在通风管理方面:为了降低工作面温度,提供适宜的作业环境,8305工作面原采用“Y”型通风方式,现优化为一进两回“W”型通风,解决了工作面上隅角瓦斯超限问题。在施工爆破切顶卸压孔方面:为实现钻孔作业与工作面采煤平行作业,超前工作面50m外,使用ZQJC-420/10.0气动架柱式钻机,距5305巷采煤帮肩窝0.2m,施工仰角75°、钻头直径Φ65mm、孔深11m的钻孔,钻孔间距为0.5m,钻孔水平投影垂直巷帮。在爆破方面:采用专用聚能管辅助装药,单孔装药量定为6kg,装药长度6m。将导爆索一端自首个聚能管穿出孔外,并采用柔性装药定位安装管送入孔底,顺次装药。按照预裂效果选择钻孔间隔装药爆破方式。同时,在聚能管辅助装药条件下,待孔内炸药装填完毕,直接采用水泥药卷进行封孔,封孔长度5m。2~3卷水泥药卷为一组,封孔前先浸水40秒左右,采用安装管直接送入孔内预定位置,然后抽出安装管,继续装填第二组封孔药卷,封孔至距孔口20cm处。待封孔水泥充分膨胀凝固(20分钟),连接导爆索和雷管(并联两发雷管),再塞回孔内封堵,封堵剩余爆破孔。待人员撤离后执行“一炮三检”后进行起爆。进而使留巷始终处于安全可控状态。确保切得开、留得住、放得下。

  在矿压观测方面:8305工作面沿空留巷矿压观测采用矿压在线监测、人工十字测点法、顶板离层仪观测、单体液压支柱测力计观测等综合观测,为确定沿空留巷成巷稳定区提供可靠的理论基础。

  在防灭火方面:8305工作面采用的是迈步式连续注氮措施,注氮量480m3/min;每日二班喷洒阻化剂15千克;沿空留巷采用水泥毯配合喷浆,减少采空区漏风;头端头采用柔性气囊封堵;2305巷采用束管监控系统,5305巷采用人工取样,及时监控采空区气体。

  在注浆方面:预防性灌浆,管路接到回风绕道,如果有自燃发火倾向就采取注浆处理。

  安全效益再创新高。通过切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术的应用,不仅有效地减少了巷道掘进进尺和煤柱损失,缓解了采掘衔接紧张局面,降低了采掘比,提高了资源回收率,而且还解决了下部煤层动压开采的问题,使下部煤层工作面布置更加合理。5305巷切顶卸压,阻断顶板应力传递,有效减小矿山压力显现,解决留巷巷道受采空区顶板应力传递造成巷道变形较大的问题,工作面周期来压强度明显减弱。根据三盘区8305工作面现状,在回采方面,无煤柱开采相比小煤柱开采多回收6m煤柱,多回收煤炭资源3.6万吨,增加效益1137万元;在掘进方面,相比小煤柱工作面少掘进2715m,可节约掘进成本1138万元;在消耗方面,无煤柱开采所消耗的材料及资金明细测算,该工作面回采结束后,共消耗957万元。综合计算,无煤柱开采与小煤柱开采相比,可节约成本1318万元。

  创新驱动,科技兴企。随着无煤柱开采科技创新项目的成功推广和全面实施,必将为企业发展提供强有力的科技支撑。在今后的发展历程中,煤业集团雁崖煤业公司将奋力谱写企业高质量发展的新篇章,为建设“创新、绿色、卓越、高效”的晋能控股集团贡献雁崖人的力量。

 

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