唐山溝煤礦“沿空留巷”撬動(dòng)行業(yè)技術(shù)革命

古希臘科學(xué)家阿基米德說，給我一個(gè)支點(diǎn)，我就可以撬動(dòng)整個(gè)地球。科技創(chuàng)新，如同撬動(dòng)企業(yè)發(fā)展的“支點(diǎn)”，特別是在積極應(yīng)對(duì)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(tuán)唐山溝煤礦啟動(dòng)、立項(xiàng)、組織實(shí)施的《薄煤層切頂卸壓沿空留巷無煤柱開采成套技術(shù)裝備開發(fā)與應(yīng)用研究》項(xiàng)目，前不久榮獲中煤集團(tuán)2013-2015 年度科學(xué)技術(shù)進(jìn)步特等獎(jiǎng)。中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)煤礦支護(hù)專業(yè)委員會(huì)專家組考察論證后一致認(rèn)為該技術(shù)研究成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。名不見經(jīng)傳的唐山溝煤礦一下子聲名鵲起，成為行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

技術(shù)嫁接渡難關(guān)

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(jìn)多、煤柱留設(shè)多，單產(chǎn)低、單進(jìn)低、資源回收率低等難題，形成煤質(zhì)差、效益差、工況差的現(xiàn)象。再加上煤炭市場(chǎng)持續(xù)低迷，礦井生存發(fā)展的任務(wù)更加緊迫而艱難。

嚴(yán)峻的形勢(shì)擺在大家的面前，若不盡快拿出辦法，礦井將無法進(jìn)行正常生產(chǎn)。分析會(huì)、專題會(huì)、推進(jìn)會(huì)……一個(gè)個(gè)會(huì)議上，集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)及各路行家廣開言路，集思廣益，尋找應(yīng)對(duì)困境的最佳方案。

通過前期調(diào)研，集團(tuán)公司決定與北京中國(guó)礦業(yè)大學(xué)合作，聘請(qǐng)深部巖土力學(xué)與地下工程國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室研究院何滿潮院士做技術(shù)指導(dǎo)，以薄煤層低成本技術(shù)為研究方向，實(shí)施技術(shù)嫁接，對(duì)“沿空留巷”開采進(jìn)行科技攻關(guān)。所謂“沿空留巷”就是在掘進(jìn)巷道時(shí)使用恒阻錨索進(jìn)行加強(qiáng)支護(hù)，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(duì)頂板進(jìn)行打眼爆破，形成預(yù)裂切縫?；夭珊笱夭煽諈^(qū)邊緣采用相應(yīng)技術(shù)手段進(jìn)行擋矸支護(hù)，將上一工作面采后維護(hù)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(jìn)一步節(jié)約煤炭資源，實(shí)現(xiàn)降本增效，延長(zhǎng)礦井的服務(wù)年限，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的目標(biāo)。

創(chuàng)新攻堅(jiān)解難題

2014年9月5日，中煤集團(tuán)、中煤資源發(fā)展集團(tuán)、中國(guó)礦業(yè)大學(xué)力學(xué)與建筑工程學(xué)院在唐山溝煤礦召開“切頂卸壓沿空留巷無煤柱開采技術(shù)”合作推廣試驗(yàn)項(xiàng)目啟動(dòng)會(huì)，標(biāo)志著該項(xiàng)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(lǐng)導(dǎo)班子統(tǒng)一思想，提高認(rèn)識(shí)，站在引領(lǐng)行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略高度，掀起新一輪技術(shù)革命的熱潮。

有了目標(biāo)，就有了方向。該礦迅速成立了礦黨政負(fù)責(zé)人掛帥的領(lǐng)導(dǎo)小組，周密安排，抓緊進(jìn)行沿空留巷支護(hù)設(shè)計(jì)，以8820工作面為首采試點(diǎn)，研究制訂《設(shè)計(jì)方案》，準(zhǔn)備新材料、新設(shè)備，培訓(xùn)施工隊(duì)伍，嚴(yán)格方案、組織現(xiàn)場(chǎng)實(shí)施。

沿空留巷技術(shù)說起來簡(jiǎn)單，實(shí)施起來卻很難。面對(duì)困難，該礦加大技術(shù)創(chuàng)新攻堅(jiān)力度，破解了一個(gè)又一個(gè)技術(shù)難題。在此期間，集團(tuán)公司領(lǐng)導(dǎo)、何滿潮院士，以及資源發(fā)展集團(tuán)領(lǐng)導(dǎo)多次親臨現(xiàn)場(chǎng)指導(dǎo)工作，把脈問診，對(duì)癥下藥。試采過程中，由于支護(hù)密度過大，頂板局部壓力無法正常釋放，致使巷道煤壁產(chǎn)生大量片幫?？蒲薪M對(duì)監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，找準(zhǔn)原因，對(duì)支護(hù)密度進(jìn)行合理優(yōu)化，有效解決了煤壁片幫難題。針對(duì)8#煤層頂板穩(wěn)定的實(shí)際情況，科研組從節(jié)支降耗的角度出發(fā)，開展技術(shù)革新，通過反復(fù)試驗(yàn)，對(duì)原恒阻錨索支護(hù)進(jìn)行優(yōu)化，更換為自己研發(fā)制造的普通加粗長(zhǎng)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(jìn)一步提高了沿空留巷技術(shù)的生命力。在項(xiàng)目實(shí)施過程中，科研組因地制宜，針對(duì)各種問題組織科研攻關(guān)，先后研發(fā)了35噸高恒阻大變形NPR錨索支護(hù)材料、超前切縫專用鉆機(jī)和聚能爆破器材，解決了堅(jiān)硬頂板切縫鉆進(jìn)和切頂卸壓等技術(shù)難題。試點(diǎn)工作面，取消了原12米煤柱，多回收9927.6噸原煤，減少掘進(jìn)巷道460米。

推廣應(yīng)用結(jié)碩果

隨著沿空留巷項(xiàng)目的不斷推進(jìn)，該技術(shù)在唐山溝煤礦的實(shí)際應(yīng)用優(yōu)勢(shì)更加顯現(xiàn)。目前已經(jīng)回采了5個(gè)工作面，留巷2000多米。順利通過了中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的科學(xué)技術(shù)鑒定，認(rèn)定該成果具有廣泛的推廣應(yīng)用價(jià)值。神華集團(tuán)公司、冀中能源集團(tuán)公司、同煤集團(tuán)公司、北京科學(xué)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(píng)。同時(shí)取得了很好的綜合效益，為礦井的長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

單產(chǎn)水平逐年提高，取消區(qū)段煤柱，消除了應(yīng)力集中帶，為蹬空開采工作面加長(zhǎng)布置創(chuàng)造條件。原來不足百米的面長(zhǎng)增加到200米以上，兩面合一，既減少了工作面動(dòng)用數(shù)量，又少掘了巷道，減少了搬家倒面次數(shù)。單產(chǎn)水平最大提高近50%以上，同時(shí)也避免了“小區(qū)段、大煤柱”的不合理布置方式。萬噸掘進(jìn)率逐步降低，工作面由雙巷布置改為單巷掘進(jìn)和留巷并用，實(shí)現(xiàn)了少掘少巷，萬噸掘進(jìn)率降幅達(dá)40%以上。資源回收率逐年提高，應(yīng)用切頂卸壓留巷開采技術(shù)，實(shí)現(xiàn)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(zhì)量進(jìn)一步提高，通過少掘少巷，實(shí)現(xiàn)少破巖石，工作面生產(chǎn)原煤發(fā)熱量平均提高100大卡以上。安全保障水平進(jìn)一步提高，通過切頂卸壓，弱化了應(yīng)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(qiáng)動(dòng)壓降為弱載荷。生產(chǎn)成本進(jìn)一步降低，通過巷道降高、工作面加寬、延長(zhǎng)、放大和切頂留巷等綜合技術(shù)創(chuàng)新與應(yīng)用，生產(chǎn)成本逐年減低，今年1-7月份完成生產(chǎn)計(jì)劃的58%，單位生產(chǎn)成本下降23.13元/噸，管理費(fèi)用比計(jì)劃減少918.6萬元，安全生產(chǎn)實(shí)現(xiàn)“零”事故目標(biāo)。

唐山溝煤礦是集團(tuán)公司第一家探索應(yīng)用沿空留巷新技術(shù)的礦井，并取得實(shí)實(shí)在在的成效，在煤炭市場(chǎng)持續(xù)低迷中創(chuàng)造了又一個(gè)奇跡。可以預(yù)見，沿空留巷技術(shù)的推廣應(yīng)用，必將撬動(dòng)煤炭行業(yè)技術(shù)革命，書寫更加精彩的華美篇章。