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煤柱宽度从38米到6米,同煤集团怎么做到的?


2017-06-14 来源: 中国煤炭报
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  同煤集团在国内首次研究应用特厚煤层综放工作面小煤柱留设技术,相比大煤柱工作面,在相同走向长度内,每回采一个小煤柱工作面产生经济效益上亿元
  在特厚煤层开采中,随着开采不断延伸,采空区悬顶面积不断增大,支承应力向矿井深部转移,传统煤柱留设的位置恰好处在高应力区域,导致巷道变形严重,局部地段的变形严重影响安全生产。这意味着煤矿不得不放弃在回采初期留设的大煤柱,进而损失大量煤炭资源。不过,山西大同煤矿集团研发的小煤柱留设技术让这一问题得到解决。
  “同煤集团塔山煤矿8204工作面特厚煤层小煤柱留设技术试验项目是我们集团‘十二五’收官之年的一个重点科研项目。本次试验将该工作面原来的38米宽的大煤柱缩到6米,剩下30多米的煤柱全部可以采出。”塔山煤矿公司董事长宣宏斌说,“对于我们集团来说,小煤柱留设技术应用带来的经济效益和社会效益是不可估量的。”
  小煤柱开采好处多
  塔山煤矿年设计生产能力1500万吨,可采储量30亿吨,于2003年2月开工建设,2008年12月正式通过验收,是同煤集团第一个进入石炭二叠系特厚煤层回采的特大型矿井,也是世界上最大的单井口井工矿井。
  “行业内将3米到8米的煤柱统称为小煤柱。小煤柱留设技术就是把工作面的回风顺槽布置在采空区的边缘,通过数值模拟及试验分析,布置小煤柱。这样不仅维护巷道简单了,还能有效降低支护成本,保证安全回采。”塔山煤矿总工程师匡铁军介绍说,“以前很长一段时间内,同煤集团各煤矿大部分留了38米的大煤柱,估算每1000米煤柱损失煤炭资源达50万吨至100万吨。”
  2015年6月,同煤集团在塔山煤矿试验性地运用小煤柱留设技术,并于同年11月成功完成了8204工作面的回采工作,共计多回收煤炭资源68万吨。2016年11月,该集团开始在总结前期小煤柱回采成功经验的基础上,继续在塔山煤矿深入研究小煤柱留设技术。
  “应用小煤柱留设技术后,巷道成型好、回采期间二次维护量小,而且支护环境、安全条件要比原来留设大煤柱的还要好,资金投入少了,资源回收率大幅度提升了。”匡铁军说。笔者了解到,相比于大煤柱工作面,在相同走向长度内,每回采一个小煤柱工作面就会产生上亿元的经济效益。
  突破一系列关键技术
  “以前,很多科班出身、专业学采煤的人都不愿意去搞小煤柱留设技术,这项技术一直推广不了。”匡铁军说,“原因在于小煤柱留设技术并不是简单的留设小煤柱问题,而是需要突破一系列关键技术。而我们的煤矿工作面间区段煤柱留设宽度从38米缩到6米,也会带来一系列问题。”
  据匡铁军介绍,由于支护方式发生改变,他们不仅要加强综合性支护,还要对停采线进行优化,同时采取相应措施避免老空区有毒有害气体进入工作面、瓦斯超限等问题发生。此外,他们还要考虑防火,特别是在实际操作过程中还要综合考虑安全等因素。
  “我们集团副董事长、总经理郭金刚是搞技术出身的,在矿上当了多年的总工程师。他早在2011年就提出要研究小煤柱留设技术。”匡铁军说。
  2012年,同煤集团开始立项研究小煤柱留设技术。采用小煤柱留设技术解决特厚煤层开采动压显现问题成为当年同煤集团的一项重大攻关项目。2014年1月,同煤集团组织专家审查并初步通过了在8204工作面留设6米小煤柱的方案,并于2014年7月调研了类似条件的矿井。2014年11月,该集团会审了塔山煤矿8204工作面小煤柱开采的作业规程和安全技术组织措施。
  “为保障临空巷道在掘进及回采期间顶板的安全,我们在工作面两顺槽掘进期间加强了巷道支护,不仅引进了一种高强度钢带支护,还配合采取组合锚索支护、多次喷浆护巷等措施,并施工混凝土耦合承压墙,以此来辅助支撑顶板,同时隔绝采空区气体,防止瓦斯外泄。”塔山煤矿副总工程师张兴国说,“为有效消除采空区瓦斯隐患,我们通过采用井下注氮结合地面垂直钻孔抽采技术来置换采空区高浓度瓦斯。”笔者在塔山煤矿综采三队所在的工作面现场注意到,在机电管理上,该矿推广使用了转载机智能封闭装置、顺槽皮带机物料运输小车、跨越式前部刮板机行人过桥等设备,大大保障了安全生产。该矿还通过推行钻孔循环水装置、胶囊封孔、自制PPR水幕等工艺进行综合防尘治理。
  全面推广小煤柱留设技术
  “在8204工作面应用小煤柱留设技术取得显著成效后,我们在2016年11月开始回采第二个小煤柱工作面——8101工作面。”宣宏斌说。
  “在8101工作面开采过程中,我们引进了高恒阻机械式单体支柱并应用在工作面临空巷中,代替原有小煤柱工作面的混凝土耦合承压墙,并在超前支护段应力集中区域上方挂上金属网,加强煤柱侧顶板支护。”宣宏斌说,“为保证工作面的安全开采,我们研发了‘堵—注—抽—控’综合防灭火技术和地面垂直钻孔抽采瓦斯技术。为了减少矸石混入,我们研发了分段间隔多级一次性放煤工艺,将放煤区间及架次分为大、中、小、微等不同等级,实现了工作面放煤精放、细放,大大提高了工作面原煤回收率和精煤生产率。”截至今年4月中旬,8101工作面已推进694米,在不增加其它投入的情况下,多回收煤炭资源60.4万吨。
  “今年2月15日,同煤集团在塔山煤矿召开了小煤柱留设技术现场推进会,郭金刚在会上就这项技术的推广应用提出了要求。”宣宏斌说,“我们集团现已制定出台推广小煤柱留设技术、优化停采线等文件,并逐矿进行了安排,要求每个煤矿列出具体的实施时间、实施地点,还要求各矿矿长为推广小煤柱留设技术的第一责任人,对推广该技术进行追踪考核,落实到底。另外,我们集团到年底将召开总结会,对推广应用好此项技术的煤矿进行表彰。”(邱美4月24日《中国煤炭报》科教版头条)