傾斜煤層，無煤柱，也能安全采煤

不久前，從四川省煤炭產(chǎn)業(yè)集團(tuán)第四次科技大會上傳來喜訊，達(dá)竹煤電公司鐵山南煤礦的傾斜煤層無人工巷旁充填無煤柱開采技術(shù)被評為集團(tuán)2014年度科技成果一等獎。該技術(shù)同時還獲得了四川省科技進(jìn)步二等獎。

鐵山南煤礦總工程師范天安激動地對筆者說：“這是工程技術(shù)人員連續(xù)7年堅(jiān)持不懈的結(jié)果。”

留煤柱開采帶來一系列問題

傾斜煤層留煤柱開采，一直是全國尤其是西南地區(qū)煤礦頂板和煤與瓦斯事故突發(fā)的主要原因之一。

在此之前，鐵山南煤礦一直采用傳統(tǒng)的煤炭開采工藝，終因頂?shù)装蹇刂齐y度大、安全無保障、煤炭回采率低，導(dǎo)致很多工作面中止了煤炭開采。

“以前的采煤工藝都是留煤柱開采，這種開采方法在煤柱區(qū)域影響范圍內(nèi)產(chǎn)生應(yīng)力集中現(xiàn)象，在開采臨近煤層時易誘發(fā)頂板事故和煤與瓦斯事故。同時，留設(shè)區(qū)段煤柱只能采用U型通風(fēng)方式。這種通風(fēng)方式容易造成工作面上隅角瓦斯超限。上下工作面之間的區(qū)段煤柱不能回收，又造成資源浪費(fèi)，且留煤柱開采需重新掘進(jìn)一條巷道，造成噸煤開采成本增加了26.8元。”鐵山南煤礦礦長葛樹遠(yuǎn)說。

艱辛攻關(guān)取得新突破

鐵山南煤礦成立了由總工程師任組長，生產(chǎn)口各部門負(fù)責(zé)人任組員的技術(shù)攻關(guān)領(lǐng)導(dǎo)小組。同時，該礦與有過長期合作的重慶大學(xué)簽署了合作協(xié)議，成立了科研小組。

傾斜煤層無人工巷旁充填無煤柱開采技術(shù)，是采煤工作面后方沿采空區(qū)邊緣維護(hù)原回采巷道，留給下一個區(qū)段使用的一種無煤柱開采技術(shù)。

科研小組設(shè)計(jì)了抗沖擊柔性網(wǎng)，利用傾斜煤層采空區(qū)冒落矸石自然下滑的特性，采用柔性擋矸技術(shù)，減弱矸石的下滑沖擊力；利用擋板對下幫煤壁進(jìn)行全封閉，用管縫錨桿全長充填粘接固化煤體。

此外，他們還設(shè)計(jì)了一字型、三花眼型的組合式錨索固結(jié)方式，將斷裂后的頂板與未斷裂的頂板巖層錨固在一起，使巷道頂板壓力轉(zhuǎn)移到下幫深部煤層中，減少頂板下沉量，并防止斷裂頂板的臺階下沉和切頂現(xiàn)象產(chǎn)生；通過高預(yù)應(yīng)力全長粘接錨桿和錨索，使頂板各分層固結(jié)成一體，實(shí)現(xiàn)同步移動，從而增加頂板的穩(wěn)定性，防止頂板離層和冒落。

巷道成本節(jié)約近千萬元

2008年至2011年，在對傾斜煤層無人工巷旁充填無煤柱開采技術(shù)研究的同時，科研小組先后取得了矸石自然下滑充填、柔性擋矸成巷無煤柱開采技術(shù)，煤壁封閉式加固及頂板荷載轉(zhuǎn)移技術(shù)，巷道頂板同步移動技術(shù)三項(xiàng)技術(shù)成果，并且在柔性擋矸理論和技術(shù)、巷道頂板同步移動技術(shù)等方面取得了突破。

2011年，傾斜煤層無人工巷旁充填無煤柱開采技術(shù)經(jīng)過試驗(yàn)，在鐵山南煤礦K21煤層初步取得成功。2012年至2013年，又在K26煤層進(jìn)行試驗(yàn)，取得成功。

2014年，鐵山南煤礦報送的這一技術(shù)成果，受到中國工程院院士鮮學(xué)福、中國科學(xué)院院士宋振騏和四川省科技廳項(xiàng)目成果鑒定委員會的好評。大家一致認(rèn)為：該技術(shù)解決了傾斜煤層沿空留巷形式的無煤柱開采難題，技術(shù)中提出的“柔性擋矸理論和技術(shù)”、“煤壁封閉式加固及頂板荷載轉(zhuǎn)移技術(shù)”等，均具有推廣應(yīng)用價值。與留煤柱、沿空掘巷相比，這一新技術(shù)具有巷道變形較小、資源無損失、隨采隨留、通風(fēng)容易、瓦斯治理容易、避災(zāi)路線多、對突出煤層實(shí)行全保護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。

采用這一技術(shù)，可使回采巷道成本每米平均降低3047元，護(hù)巷長度達(dá)3000米左右，巷道成本節(jié)約近千萬元；3個工作面多回收煤炭資源5萬余噸，創(chuàng)效達(dá)2000萬元；回采巷道萬噸掘進(jìn)率降低了40％，噸煤成本降低了26.8元，減少掘進(jìn)巷道費(fèi)用和資源回收費(fèi)用約3000萬元。

中國非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟與中國能源網(wǎng)研究中心將于2015年12月10日在北京舉辦“2015非常規(guī)油氣合作伙伴峰會暨非常規(guī)油氣產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟年會”，詳情請點(diǎn)擊
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