科技破局，資源煥新；綠色轉(zhuǎn)型，行穩(wěn)致遠(yuǎn)。
面對(duì)煤炭行業(yè)資源高效利用與可持續(xù)發(fā)展的時(shí)代命題，集團(tuán)公司錨定“安全、綠色、高效”發(fā)展方向，以科技創(chuàng)新為核心驅(qū)動(dòng)力，聚焦小煤柱技術(shù)攻關(guān)、無煤柱開采等關(guān)鍵領(lǐng)域勇闖敢試，通過技術(shù)革新破解開采難題，走出一條資源利用率與經(jīng)濟(jì)效益雙提升、生態(tài)保護(hù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展共促進(jìn)的高質(zhì)量發(fā)展之路，為企業(yè)綠色轉(zhuǎn)型發(fā)展注入強(qiáng)勁動(dòng)能。
成莊礦“40米、6米、0米” 數(shù)字變遷見證煤炭資源盤活
從精準(zhǔn)設(shè)定6米寬的小煤柱，到拆除傳統(tǒng)煤柱、以混凝土墻置換寶貴資源，再到如今向“無煤柱自成巷”發(fā)起攻堅(jiān)，成莊礦的技術(shù)創(chuàng)新之路，清晰勾勒出一條在安全紅線內(nèi)向有限資源要增量、要效益的突圍軌跡。
在煤炭行業(yè)深耕細(xì)作、高質(zhì)量發(fā)展的今天，如何在安全的前提下，從有限的資源中“榨”出更多寶貴能源？成莊礦用技術(shù)創(chuàng)新給出“雙贏”答案。針對(duì)松軟破碎厚煤層，成莊礦探索小煤柱沿空掘巷技術(shù)。面對(duì)緊鄰采空區(qū)的多重風(fēng)險(xiǎn)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)通過理論計(jì)算與數(shù)值模擬，將護(hù)巷煤柱精準(zhǔn)確定為6米，在確保支撐強(qiáng)度的同時(shí)極大減少了資源損失。配套的“錨網(wǎng)支護(hù)+輔助支護(hù)+注漿加固”動(dòng)態(tài)協(xié)同控制技術(shù)，以及針對(duì)機(jī)尾三角區(qū)難題創(chuàng)新的“控頂錨索”，成功解決圍巖控制難題。在5315工作面，該項(xiàng)技術(shù)累計(jì)應(yīng)用1915米，安全回采超960米，并已在多個(gè)工作面成功推廣。
針對(duì)6米采高工作面，成莊礦將目光投向更前沿的無煤柱開采技術(shù)，從墻體結(jié)構(gòu)與墻周環(huán)境雙維度突破，嘗試沿空留巷無煤柱開采，構(gòu)建起“頂板注漿錨索——連續(xù)柔模砼墻——底板條形基礎(chǔ)”三位一體支護(hù)技術(shù)體系，用一道堅(jiān)固的混凝土墻替代了煤柱。這項(xiàng)榮獲中國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)三等獎(jiǎng)的成果，在5309工作面成功沿空留巷2400米，實(shí)現(xiàn)從“留煤柱”到“無煤柱”的歷史性突破。今年以來，?。o）煤柱工作面持續(xù)發(fā)揮作用，全年實(shí)現(xiàn)多回收煤炭資源50多萬噸。
根據(jù)集團(tuán)公司部署，《成莊礦3#煤無煤柱自成巷沿空留巷技術(shù)研發(fā)》項(xiàng)目于今年正式啟動(dòng)。這是集團(tuán)公司首次在6米厚煤層開展此類試驗(yàn)，技術(shù)難度極大。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)高起點(diǎn)制定方案，赴多家礦井實(shí)地調(diào)研，在設(shè)備配套、擋矸封閉等關(guān)鍵環(huán)節(jié)明確安全優(yōu)化方向，制訂多項(xiàng)技術(shù)方案。目前，項(xiàng)目已完成前期調(diào)研、方案會(huì)審、設(shè)備到位等程序性工作。在301工作面試驗(yàn)區(qū)域，頂幫補(bǔ)強(qiáng)錨索與切頂孔施工已全部完成，具備工業(yè)性試驗(yàn)條件。項(xiàng)目雖處于準(zhǔn)備階段，但已孕育出《一種可實(shí)現(xiàn)氣缸往復(fù)運(yùn)動(dòng)的大過氣量機(jī)械式換向閥》和《一種新型礦用微型注漿及監(jiān)測(cè)裝置》兩項(xiàng)技術(shù)成果，為有效降低后續(xù)施工安全風(fēng)險(xiǎn)提供強(qiáng)大技術(shù)支撐。
長(zhǎng)平公司6米小煤柱“擠”出萬噸煤
長(zhǎng)平公司聚焦煤炭資源高效回收難題，將?。o）煤柱沿空掘巷技術(shù)列為“四新”重點(diǎn)推廣項(xiàng)目，聚力技術(shù)攻關(guān)與實(shí)踐應(yīng)用，讓昔日閑置的煤柱資源轉(zhuǎn)化為發(fā)展紅利，為企業(yè)實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量發(fā)展筑牢技術(shù)支撐。
隨著開采深度不斷增加，長(zhǎng)平公司部分礦井蓋山厚度超750米，礦壓顯現(xiàn)加劇，傳統(tǒng)開采模式中為保障安全留設(shè)的45米寬煤柱（凈煤柱39.2米），雖能緩解圍巖壓力，卻造成大量煤炭資源被閑置浪費(fèi)，同時(shí)加劇采掘接續(xù)緊張局面，成為制約礦井可持續(xù)發(fā)展的突出瓶頸。
為破解生產(chǎn)難題，長(zhǎng)平公司以6312工作面63123巷為試驗(yàn)場(chǎng)地，成立由公司黨政主要領(lǐng)導(dǎo)掛帥的專項(xiàng)領(lǐng)導(dǎo)小組，聯(lián)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)專家團(tuán)隊(duì)開展技術(shù)攻關(guān)，同時(shí)組織骨干人員赴成莊礦、寺河礦等標(biāo)桿單位對(duì)標(biāo)學(xué)習(xí)，形成“外腦引智+本土實(shí)踐”的攻堅(jiān)模式。
“前期，我們結(jié)合6312工作面Ⅳ類不穩(wěn)定頂板、埋深440—539米的地質(zhì)條件，通過反復(fù)論證和礦壓監(jiān)測(cè)分析，最終確定凈煤柱最佳留設(shè)寬度為6米。”在63123巷施工現(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)人員正通過礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)查看數(shù)據(jù)，“煤柱寬度從39.2米大幅縮減到6米，圍巖應(yīng)力分布會(huì)發(fā)生變化，如何控制變形、保障支護(hù)穩(wěn)定，是項(xiàng)目成功的核心關(guān)鍵。”
為此，長(zhǎng)平公司技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過多次試驗(yàn)優(yōu)化，創(chuàng)新采用“注漿錨索+W型鋼帶+聚酯纖維剛性網(wǎng)+注漿+噴漿”聯(lián)合支護(hù)技術(shù)，如同為巷道穿上“防護(hù)鎧甲”。同時(shí)，部署1套礦壓在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，26個(gè)監(jiān)測(cè)設(shè)備與3個(gè)測(cè)站24小時(shí)不間斷監(jiān)測(cè)，實(shí)時(shí)捕捉頂板離層量、頂?shù)装逡平康汝P(guān)鍵數(shù)據(jù)，實(shí)現(xiàn)智能預(yù)警和精準(zhǔn)管控。針對(duì)穿越臨空側(cè)硐室、煤柱變薄等突發(fā)難題，技術(shù)團(tuán)隊(duì)召開專題協(xié)調(diào)會(huì)，量身定制解決方案，確保施工安全有序推進(jìn)。
截至目前，長(zhǎng)平公司已完成1300米的工作面圈定，其中500米小煤柱試驗(yàn)巷道已完工，工程質(zhì)量?jī)?yōu)良率超98%，頂板離層量控制在5毫米以內(nèi)，圍巖穩(wěn)定性良好。預(yù)計(jì)明年1月將進(jìn)行回采驗(yàn)證，待開采完畢將多回收煤炭資源10.47萬噸，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益上千萬元，資源回收率也將躍升至93%。下一步，長(zhǎng)平公司計(jì)劃將該技術(shù)在六盤區(qū)推廣應(yīng)用，讓小煤柱開采技術(shù)持續(xù)釋放綠色高效發(fā)展動(dòng)能。
寺河煤礦二號(hào)井30米到0米 “解鎖”封存資源
“過去開采時(shí)，為了保護(hù)巷道安全，不得不留設(shè)30米寬的煤柱。這些優(yōu)質(zhì)煤炭就像被‘封存’起來一樣，明明就在眼前卻不能開采，實(shí)在可惜！如今切頂卸壓沿空留巷技術(shù)讓無煤柱開采成為現(xiàn)實(shí)，不僅把閑置的資源充分利用起來，還能助力礦井持續(xù)穩(wěn)定生產(chǎn)，這才是既環(huán)保又高效的發(fā)展路子。”寺河煤礦二號(hào)井生產(chǎn)技術(shù)部部長(zhǎng)胡瑞濤說道。
長(zhǎng)期以來，煤礦開采中留設(shè)寬煤柱護(hù)巷是行業(yè)常規(guī)操作。寺河煤礦二號(hào)井9號(hào)煤層開采時(shí)，工作面區(qū)段保護(hù)煤柱寬度達(dá)30米，這些煤柱就像一道道“隔離墻”，雖能暫時(shí)保護(hù)巷道安全，卻造成了大量煤炭資源閑置浪費(fèi)。更棘手的是，即便留設(shè)了寬煤柱，受采動(dòng)影響，巷道變形依然嚴(yán)重，復(fù)修頻率高，不僅增加了生產(chǎn)成本，還給礦井安全生產(chǎn)帶來隱患。同時(shí)，寬煤柱形成的應(yīng)力集中區(qū)，也給后續(xù)煤層開采的巷道布置和圍巖控制增添了不少難度。
隨著煤炭資源開發(fā)強(qiáng)度不斷加大，提高資源回收率、延長(zhǎng)礦井服務(wù)年限成為礦井高質(zhì)量發(fā)展的迫切需求。寺河煤礦二號(hào)井于2019年5月正式啟動(dòng)切頂卸壓沿空留巷技術(shù)研究，決心攻克無煤柱開采難題。
無煤柱開采絕非簡(jiǎn)單移除“隔離墻”，而是要攻克巷道穩(wěn)定、頂板卸壓、瓦斯治理等多重技術(shù)難題。為摸清地質(zhì)“家底”，該礦生產(chǎn)技術(shù)部聯(lián)合技術(shù)專家通過現(xiàn)場(chǎng)鉆孔窺視、巖芯取樣，全面掌握9號(hào)煤層頂板巖性與力學(xué)特性，確認(rèn)其結(jié)構(gòu)完整的有利條件。針對(duì)頂板壓力難題，經(jīng)反復(fù)試驗(yàn)確定8.3米切頂高度、5-10°預(yù)裂角度，采用550毫米間距隔孔裝藥爆破，在采空區(qū)側(cè)頂板形成定向裂縫，成功切斷應(yīng)力傳遞路徑。
巷道穩(wěn)定是核心。技術(shù)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過反復(fù)試驗(yàn)最終采用礦用鋼絞線錨索，搭配“鋼筋網(wǎng)+可縮性U型鋼支架”擋矸體系，筑牢安全屏障。瓦斯治理方面，優(yōu)化“一面三巷”Y型通風(fēng)系統(tǒng)，配套調(diào)整抽采參數(shù)，實(shí)現(xiàn)回采瓦斯零超限。同時(shí)，建立全方位監(jiān)測(cè)體系，實(shí)時(shí)跟蹤錨索受力、巷道變形等數(shù)據(jù)，同步開展專項(xiàng)技術(shù)培訓(xùn)，確保施工安全可控、技術(shù)落地見效。
無煤柱開采技術(shù)的成功應(yīng)用，讓礦井迎來了實(shí)實(shí)在在的變化，回采巷道保護(hù)煤柱從30米縮減至0米，原本閑置的煤炭資源被充分盤活。不僅如此，切頂卸壓技術(shù)有效降低了頂板壓力，減少了巷道復(fù)修次數(shù)，降低了生產(chǎn)成本，礦井安全生產(chǎn)保障能力顯著增強(qiáng)。
從依賴煤柱到減少煤柱，再到探索取消煤柱，集團(tuán)公司以持續(xù)的科技創(chuàng)新踐行綠色低碳承諾。這道正在消失的“屏障”，不僅盤活了數(shù)百萬噸優(yōu)質(zhì)資源，延長(zhǎng)了礦井服務(wù)年限，更開辟了一條安全、高效、綠色的可持續(xù)發(fā)展新路徑。
來源：晉能控股裝備制造集團(tuán)
