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中国煤炭报| 韩城矿业:中深部“三软”煤层,照样可以沿空留巷

作者: 薛丽丽 白伟     时间: 2021-06-07     点击: 查询中    分享到:


中国煤炭报 2021529 4


中深部三软煤层,照样可以沿空留巷

——陕煤集团韩城矿业公司研发沿空留巷围岩控制关键技术与装备侧记


陕煤集团韩城矿业公司近年来积极开展中深部三软煤层沿空留巷技术研究,研发了中深部三软煤层沿空留巷围岩控制关键技术与装备项目。2017年至2020年底,该项目共为韩城矿业公司留巷1.17万米,节约成本9200余万元,间接经济效益约1.5亿元。2020年,该项目荣获中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖。

研究经历三个阶段

韩城矿区位于陕西渭北煤田东北部,其产能提升受多种自然条件制约。为推动矿区灾害治理、缓解采掘接替、降低生产成本,2010年,该公司领导在了解到无煤柱开采可以提高煤炭资源回收率,而沿空留巷技术是推行无煤柱开采的重要手段后,于当年启动了沿空留巷技术研究。

韩城矿业公司沿空留巷技术研究共经历了三个阶段。第一阶段为2010年至2015年。该公司先后在矿区内的6种不同类型巷道中采用柔性模板充填、铝合金模板充填、液压支架充填等方法,进行泵送混凝土沿空留巷试验。第二阶段为2016年。该公司在所属的象山矿井3号煤回采工作面试验了切顶卸压沿空留巷技术,目前已累计留巷1.8万余米。第三阶段为2017年。该公司开展了三软煤层沿空留巷围岩控制理论探索和沿空留巷机械化施工研究,基本形成了四维控制应力分担分区支护的围岩控制体系和组合支架+单轨吊+机械臂机械化沿空留巷工艺。

基于不断摸索试验,韩城矿业公司在沿空留巷工艺方面基本形成了泵送砼巷旁充填沿空留巷、切顶卸压沿空留巷两种模式共存的沿空留巷技术,并根据地质条件类型和不同的开采方式,选用不同的沿空留巷技术。

中深部三软煤层成新难题

多年来,韩城矿业公司在无煤柱开采方面取得一些进步,特别是切顶卸压沿空留巷技术得到广泛应用。但是,该公司在三软煤层沿空留巷围岩控制技术和相关装备方面仍处于研发阶段,还存在一些技术难题需要解决。一是沿空留巷采场结构及巷道围岩变形机理有待深入研究。对中深部三软煤层沿空留巷围岩变形规律没有完全掌握,理论尚不成熟。二是沿空留巷围岩控制技术体系不健全。采用传统的锚网索及单体支护技术后,现场围岩控制效果不理想,缺乏针对中深部三软煤层沿空留巷围岩控制的专用工艺及成套技术。三是缺乏沿空留巷专用支护与高效搬运装备。传统的单体液压支柱支护强度低、易损坏、维修量大、搬移困难,而且不能适应三软煤层的围岩控制。四是沿空留巷的安全保障技术不完善。没有针对自然发火和高瓦斯煤层的采空区封闭工艺、技术和材料。

为了解决这些问题,2017年,韩城矿业公司与陕煤集团研究院合作,组建了一支科研团队,筹备科技资金1800万元,开展中深部三软煤层沿空留巷围岩控制关键技术及装备研发项目。

用五个方面创新成果解难题

为了完成这一项目,科研人员多次利用节假日,聚在一起探讨、调研、考察,到现场勘探,确定研究方向……经过多年钻研,他们取得了五个方面的创新成果,即建立了三软煤层沿空留巷围岩控制技术体系,实现三软煤层沿空留巷支护一次成巷,永不返修,研制出沿空留巷专用单体液压支柱,研发了适用于三软煤层沿空留巷的机械化装备,开发了适用于三软煤层沿空留巷采空区封闭工艺、技术、喷涂材料等。

中深部三软煤层沿空留巷围岩控制体系的建立,不仅明确了沿空留巷全生命周期围岩圈层结构与应力变化的关系,而且提出了具有针对性的四维控制应力分担分区支护的支护技术体系,开发了适用于沿空留巷的高强支护材料、装备和快速作业系统,实现了中深部三软煤层沿空留巷护得平、支得好、封得严、移得快一次成巷,永不返修

据介绍,这项成果在韩城、澄合、彬长、陕北等多个矿区推广应用,收到良好效果,同时也为三软煤层沿空留巷的智能化开采奠定了基础,具有广阔的应用前景。 (薛丽丽 白伟)

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