唐山溝煤礦“沿空留巷”撬動行業(yè)技術革命

古希臘科學家阿基米德說，給我一個支點，我就可以撬動整個地球。科技創(chuàng)新，如同撬動企業(yè)發(fā)展的“支點”，特別是在積極應對煤市“寒冬”的過程中，科技創(chuàng)新能創(chuàng)造出意想不到的奇跡。資源發(fā)展集團唐山溝煤礦啟動、立項、組織實施的《薄煤層切頂卸壓沿空留巷無煤柱開采成套技術裝備開發(fā)與應用研究》項目，前不久榮獲中煤集團2013-2015 年度科學技術進步特等獎。中國煤炭工業(yè)協(xié)會煤礦支護專業(yè)委員會專家組考察論證后一致認為該技術研究成果達到國際領先水平。名不見經傳的唐山溝煤礦一下子聲名鵲起，成為行業(yè)關注的焦點。

技術嫁接渡難關

唐山溝煤礦為資源整合礦井，受老窯采空等諸多影響，難以滿足全井田規(guī)?；B續(xù)開采，加上部分區(qū)域蹬空開采和裝備水平等多重影響，工作面普遍存在大煤柱、小區(qū)段布置方式，造成工作面布置多、巷道掘進多、煤柱留設多，單產低、單進低、資源回收率低等難題，形成煤質差、效益差、工況差的現象。再加上煤炭市場持續(xù)低迷，礦井生存發(fā)展的任務更加緊迫而艱難。

嚴峻的形勢擺在大家的面前，若不盡快拿出辦法，礦井將無法進行正常生產。分析會、專題會、推進會……一個個會議上，集團領導及各路行家廣開言路，集思廣益，尋找應對困境的最佳方案。

通過前期調研，集團公司決定與北京中國礦業(yè)大學合作，聘請深部巖土力學與地下工程國家重點實驗室研究院何滿潮院士做技術指導，以薄煤層低成本技術為研究方向，實施技術嫁接，對“沿空留巷”開采進行科技攻關。所謂“沿空留巷”就是在掘進巷道時使用恒阻錨索進行加強支護，回采前，沿巷道頂板與回采煤壁交線附近位置，以一定角度和深度對頂板進行打眼爆破，形成預裂切縫。回采后沿采空區(qū)邊緣采用相應技術手段進行擋矸支護，將上一工作面采后維護的回采巷道留給下一工作面使用。將傳統(tǒng)的“一面、雙巷、一煤柱”回采模式改變?yōu)?ldquo;一面、一巷、無煤柱”回采的新模式，進一步節(jié)約煤炭資源，實現降本增效，延長礦井的服務年限，實現可持續(xù)發(fā)展的目標。

創(chuàng)新攻堅解難題

2014年9月5日，中煤集團、中煤資源發(fā)展集團、中國礦業(yè)大學力學與建筑工程學院在唐山溝煤礦召開“切頂卸壓沿空留巷無煤柱開采技術”合作推廣試驗項目啟動會，標志著該項目在唐山溝煤礦正式落地。為了讓“沿空留巷”在唐山溝落地生根，礦黨政領導班子統(tǒng)一思想，提高認識，站在引領行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，掀起新一輪技術革命的熱潮。

有了目標，就有了方向。該礦迅速成立了礦黨政負責人掛帥的領導小組，周密安排，抓緊進行沿空留巷支護設計，以8820工作面為首采試點，研究制訂《設計方案》，準備新材料、新設備，培訓施工隊伍，嚴格方案、組織現場實施。

沿空留巷技術說起來簡單，實施起來卻很難。面對困難，該礦加大技術創(chuàng)新攻堅力度，破解了一個又一個技術難題。在此期間，集團公司領導、何滿潮院士，以及資源發(fā)展集團領導多次親臨現場指導工作，把脈問診，對癥下藥。試采過程中，由于支護密度過大，頂板局部壓力無法正常釋放，致使巷道煤壁產生大量片幫?？蒲薪M對監(jiān)測數據進行分析，找準原因，對支護密度進行合理優(yōu)化，有效解決了煤壁片幫難題。針對8#煤層頂板穩(wěn)定的實際情況，科研組從節(jié)支降耗的角度出發(fā)，開展技術革新，通過反復試驗，對原恒阻錨索支護進行優(yōu)化，更換為自己研發(fā)制造的普通加粗長錨索，留巷成本從2300元/米下降為1200元/米，破解了留巷成本偏高的難題，進一步提高了沿空留巷技術的生命力。在項目實施過程中，科研組因地制宜，針對各種問題組織科研攻關，先后研發(fā)了35噸高恒阻大變形NPR錨索支護材料、超前切縫專用鉆機和聚能爆破器材，解決了堅硬頂板切縫鉆進和切頂卸壓等技術難題。試點工作面，取消了原12米煤柱，多回收9927.6噸原煤，減少掘進巷道460米。

推廣應用結碩果

隨著沿空留巷項目的不斷推進，該技術在唐山溝煤礦的實際應用優(yōu)勢更加顯現。目前已經回采了5個工作面，留巷2000多米。順利通過了中國煤炭工業(yè)協(xié)會組織的科學技術鑒定，認定該成果具有廣泛的推廣應用價值。神華集團公司、冀中能源集團公司、同煤集團公司、北京科學研究院、大同市政府主管部門以及其它煤業(yè)公司給予一致好評。同時取得了很好的綜合效益，為礦井的長遠發(fā)展奠定了堅實的基礎。

單產水平逐年提高，取消區(qū)段煤柱，消除了應力集中帶，為蹬空開采工作面加長布置創(chuàng)造條件。原來不足百米的面長增加到200米以上，兩面合一，既減少了工作面動用數量，又少掘了巷道，減少了搬家倒面次數。單產水平最大提高近50%以上，同時也避免了“小區(qū)段、大煤柱”的不合理布置方式。萬噸掘進率逐步降低，工作面由雙巷布置改為單巷掘進和留巷并用，實現了少掘少巷，萬噸掘進率降幅達40%以上。資源回收率逐年提高，應用切頂卸壓留巷開采技術，實現無煤柱連續(xù)開采，采區(qū)回收率大幅提高，平均提高10%以上。煤炭質量進一步提高，通過少掘少巷，實現少破巖石，工作面生產原煤發(fā)熱量平均提高100大卡以上。安全保障水平進一步提高，通過切頂卸壓，弱化了應力集中，工作面出口壓力、巷道變形得到了有效控制，周期來壓也由強動壓降為弱載荷。生產成本進一步降低，通過巷道降高、工作面加寬、延長、放大和切頂留巷等綜合技術創(chuàng)新與應用，生產成本逐年減低，今年1-7月份完成生產計劃的58%，單位生產成本下降23.13元/噸，管理費用比計劃減少918.6萬元，安全生產實現“零”事故目標。

唐山溝煤礦是集團公司第一家探索應用沿空留巷新技術的礦井，并取得實實在在的成效，在煤炭市場持續(xù)低迷中創(chuàng)造了又一個奇跡?？梢灶A見，沿空留巷技術的推廣應用，必將撬動煤炭行業(yè)技術革命，書寫更加精彩的華美篇章。