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优化创新小煤柱 构筑发展硬支撑
—西北能源公司“小煤柱”开采圈出高效益
日期:2021-12-24 

近年来,西北能源公司在绿色低碳高效开发利用上大作文章,采用留小煤柱沿空掘巷工艺布置工作面回风顺槽,不仅降低了回采冲击风险,减小了煤柱损失,提高了矿井回采率,同时也极大的降低了下层煤开采因留设煤柱带来的冲击风险。在开采实践中不断探索、试验新技术,初步总结了一批小煤柱护巷采掘技术经验,为本地区同类型矿井提供了重要借鉴。

                              压力变动力 顶层设计指方向

小煤柱开采具有大幅提高资源回收率、降低吨煤成本以及降低冲击风险等诸多优势。纳林河二号矿井3-1煤初期设计面间煤柱留设宽度为20-25m,在回采过程中,回采工作面受到突水、采空煤柱集中应力、工作面高强度开采扰动等复杂因素影响,顺槽顶板下沉、底鼓、片帮严重,冲击危险较大,威胁矿井安全和正常生产。最大煤层厚度超过5.5m,一次采全高,含多层夹矸等复杂结构分布广泛,具有强矿压、强扰动、复合型厚煤层等特征。虽然提前开展了强矿压体系研究项目,及时提供矿压数据并进行预警,未发生事故。但矿压监测与预警是一种后期手段,不能从根本上消除冲击风险,矿井一旦发生冲击事故,不仅造成人员和装备损失,而且将严重影响矿井安全生产。为此,西北能源蒙大矿业公司积极开展小煤柱开采研究,组织相关业务部室技术人员对各小煤柱技术运用进行考察,根据矿井实际情况,制定针对性的开采实施方案,最终确定在31120工作面进行小煤柱留设试验,加快小煤柱开采步伐。

                              蓝图转现实 颗粒归仓开门红

纳林河二号煤矿31120工作面为3-1煤一盘区北翼第2个回采工作面,南临中央二号辅助运输大巷,北临纳林河保护煤柱,西临31121采空区(20196月份回采结束),东临31119工作面(未开采)。工作面长299.25m、推采长度2615m,布置两条顺槽,分别为胶运顺槽、回风顺槽,平均采高5.7m,工作面设计储量为580万吨,可采储量539万吨。

31121工作面胶运顺槽与31120工作面回风顺槽净煤柱按照6.6m留设,由于对小煤柱的回采经验不足,对工作面顶板及两顺槽超前支护的支护质量动态管理存在诸多难点,比如回采期间经常造成采前掉顶,支架受力不均,导致出现倒架、侧护板错茬等情况,回风顺槽布置的垛式支架对顶板支护存在反复支撑、破坏锚杆锚索现象。蒙大矿业公司积极作为,通过加强现场管理、提高工人技能水平、拉超前支架、修改回风顺槽超前支护参数、在支架顶梁上放置道木等方式逐一解决,确保安全生产。

在回风顺槽沿空掘进、采空区积水超前疏放、工作面初次放顶、回采期间综合防灭火措施、高应力区解危技术、末采卸压技术等方面均尚属首次探索,期间蒙大矿业公司超前考虑、主动作为、周密布置、靠前指挥,对制约安全生产的各类安全隐患采取有效技术手段,保障了采、掘工作的安全顺利开展。31120工作面于202075日开始安装,2020728日开始回采,2021820日回采完毕,采出量570.9万吨,超出设计回采31.9万吨,回采率达98.43%,多创造收益1.6亿元(时价:501.3/吨),实现西北能源公司首个小煤柱采面的“开门红”。

                              成果化经验 高效回采可复制

小煤柱沿空掘进创造月进512m纪录,回风顺槽于2020718日安全、精准贯通。工作面回采期间严格落实生产组织通知单制度,日均回采速度稳定在8-10刀,创小煤柱单面单天回采10刀以及单月60万吨原煤生产记录,工作面于2021821日安全、高质量贯通。

31120工作面采掘期间针对31121采空区积水,疏放采用“多点疏放、低位布孔、循环限压、保持畅通”的工作方法,有效的保障31120工作面采掘安全,是行之有效的防治水措施及手段之一。为下一步小煤柱沿空掘进及回采工作面的防治水工作积累和提供了宝贵的经验。

为有效解决小煤柱工作面长距离通风以及综采工作面设备、顺槽皮带机安装等问题,蒙大矿业公司提出“双顺槽掘进、单切眼贯通、全负压通风、两回路安装”的思路,即相邻两工作面胶运顺槽同时施工,小煤柱工作面回风顺槽采用反掘方式掘进,邻面胶运顺槽到位后小断面掘进切眼与邻面胶运顺槽贯通,形成全负压通风,工作面皮带与设备安装可实现平行作业,大大缩短工作面安装工期;提前施工邻面顺槽与切眼,后期可缩短工作面形成时间,缓解接续紧张局面。

持续收集锚杆索受力和围岩变形数据,根据分析结果和实际采动情况,及时优化、调整3110431115工作面回风沿空顺槽支护参数。有步骤试验回撤通道单孔爆破卸压技术,通过对比高低位双孔爆破技术和顶板水力压裂技术的优缺点和适应性,为后续技术定型持续积累经验。目前适用纳林河二号煤矿的沿空顺槽支护技术已基本定型。

进入“十四五”,西北能源公司将坚定不移走好高质量发展道路,继续优化创新小煤柱工艺,构筑发展硬支撑,在风云变化的经济浪潮中劈波斩浪,浩浩而行,力争将小煤柱工艺整体达到国内领先水平。


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