從采煤體系源頭防范千米深井沖擊地壓事故

近年來，我國千米深井沖擊地壓災害日趨嚴重，2018年以來，先后發(fā)生多起千米深井沖擊地壓事故，煤炭安全生產(chǎn)形勢嚴峻。

“去年，國家煤礦安全監(jiān)察局組成了專家調(diào)研組，在全國范圍內(nèi)開展了千米沖擊地壓典型礦井的專項調(diào)研。調(diào)研結(jié)果顯示，所有千米沖擊地壓礦井均采用1706年起源于英國的‘121’采煤體系，即開采1個工作面、配套2條巷道、留設(shè)1個煤柱。”全國政協(xié)委員、中國科學院院士、中國礦業(yè)大學（北京）教授何滿潮說，“121”采煤體系因留設(shè)煤柱，導致資源浪費嚴重，開采率不足50%，而且開采垮落、沉降波及地表，會造成地面生態(tài)環(huán)境損傷。

據(jù)統(tǒng)計，我國共有23個省份、151個縣市分布有采煤沉陷區(qū)，面積高達3000多萬畝。按照我國每年35億噸煤炭產(chǎn)量計算，每年還將新增沉陷區(qū)125萬畝。

“‘121’采煤體系的開采工藝是先掘進巷道，再進行工作面開采，開采過程中所產(chǎn)生的礦山壓力又會損毀巷道。而沖擊地壓就是在掘采工程的過程力學相互作用、打破原有平衡中發(fā)生的。”在何滿潮看來，這樣的開采方式很容易讓礦工處于危險環(huán)境之中。

數(shù)據(jù)顯示，千米深井沖擊地壓主要發(fā)生在采掘巷道，占比90%以上。何滿潮認為，目前普遍采用的“121”采煤體系容易形成孤島、半孤島煤柱，應力集中現(xiàn)象嚴重，容易導致沖擊地壓發(fā)生。

調(diào)研結(jié)果顯示，我國近年來提出的擁有自主知識產(chǎn)權(quán)的無煤柱自成巷110工法、無煤柱自成巷N00工法屬于平衡開采方法體系，通過切頂卸壓，可有效解決高應力環(huán)境造成的安全威脅，因不再留設(shè)煤柱，可大幅度提高煤炭采出率。

何滿潮建議，盡快促進煤炭行業(yè)利用原創(chuàng)先進技術(shù)進行轉(zhuǎn)型升級，用新材料和新技術(shù)改進“121”開采體系，科學核定沖擊地壓礦井生產(chǎn)能力，嚴控開采速度，強化責任落實和加強監(jiān)督管理，從而降低安全風險。

“通過改造‘121’采煤體系為‘110’采煤體系，可利用切頂卸壓和碎脹充填技術(shù)，取消區(qū)段煤柱，在多回收煤炭資源的同時減小應力集中。”何滿潮說。他建議，建立全新的“N00”采煤體系，取消巷道掘進，大力研究N00采煤裝備的智能化及全礦井的無人化開采，從根本上建設(shè)本質(zhì)安全型礦井。

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煤礦平衡開采和非平衡開采的主要區(qū)別在于有無煤柱。目前，國內(nèi)并存四種煤炭開采方法：121開采法、111開采法、110工法、N00工法。這四種方法中，110工法和N00工法是中國創(chuàng)立的方法，屬于平衡開采。

N00工法是何滿潮團隊提出的一種無巷道掘進、無煤柱采煤方法，N00工法在110工法的基礎(chǔ)上，把采煤與掘進兩套工序徹底統(tǒng)一起來，由掘進一條回采巷道變?yōu)椴恍枰蜻M回采巷道，實現(xiàn)N個工作面開采，結(jié)束了要出煤必須先掘進回采巷道的歷史。

2016年6月，N00工法及關(guān)鍵裝備被寫入《中國制造2025――能源裝備實施方案》，成為未來10年進行技術(shù)攻關(guān)的煤炭采掘方法與裝備之一。