傾斜煤層，無煤柱，也能安全采煤 —— 文章正文2015-12-02

 不久前，從四川省煤炭產業(yè)集團第四次科技大會上傳來喜訊，達竹煤電公司鐵山南煤礦的傾斜煤層無人工巷旁充填無煤柱開采技術被評為集團2014年度科技成果一等獎。該技術同時還獲得了四川省科技進步二等獎。
鐵山南煤礦總工程師范天安激動地對筆者說：“這是工程技術人員連續(xù)7年堅持不懈的結果。”
留煤柱開采帶來一系列問題
傾斜煤層留煤柱開采，一直是全國尤其是西南地區(qū)煤礦頂板和煤與瓦斯事故突發(fā)的主要原因之一。
在此之前，鐵山南煤礦一直采用傳統的煤炭開采工藝，終因頂底板控制難度大、安全無保障、煤炭回采率低，導致很多工作面中止了煤炭開采。
“以前的采煤工藝都是留煤柱開采，這種開采方法在煤柱區(qū)域影響范圍內產生應力集中現象，在開采臨近煤層時易誘發(fā)頂板事故和煤與瓦斯事故。同時，留設區(qū)段煤柱只能采用U型通風方式。這種通風方式容易造成工作面上隅角瓦斯超限。上下工作面之間的區(qū)段煤柱不能回收，又造成資源浪費，且留煤柱開采需重新掘進一條巷道，造成噸煤開采成本增加了26.8元。”鐵山南煤礦礦長葛樹遠說。
艱辛攻關取得新突破
鐵山南煤礦成立了由總工程師任組長，生產口各部門負責人任組員的技術攻關領導小組。同時，該礦與有過長期合作的重慶大學簽署了合作協議，成立了科研小組。
傾斜煤層無人工巷旁充填無煤柱開采技術，是采煤工作面后方沿采空區(qū)邊緣維護原回采巷道，留給下一個區(qū)段使用的一種無煤柱開采技術。
科研小組設計了抗沖擊柔性網，利用傾斜煤層采空區(qū)冒落矸石自然下滑的特性，采用柔性擋矸技術，減弱矸石的下滑沖擊力；利用擋板對下幫煤壁進行全封閉，用管縫錨桿全長充填粘接固化煤體。
此外，他們還設計了一字型、三花眼型的組合式錨索固結方式，將斷裂后的頂板與未斷裂的頂板巖層錨固在一起，使巷道頂板壓力轉移到下幫深部煤層中，減少頂板下沉量，并防止斷裂頂板的臺階下沉和切頂現象產生；通過高預應力全長粘接錨桿和錨索，使頂板各分層固結成一體，實現同步移動，從而增加頂板的穩(wěn)定性，防止頂板離層和冒落。
巷道成本節(jié)約近千萬元
2008年至2011年，在對傾斜煤層無人工巷旁充填無煤柱開采技術研究的同時，科研小組先后取得了矸石自然下滑充填、柔性擋矸成巷無煤柱開采技術，煤壁封閉式加固及頂板荷載轉移技術，巷道頂板同步移動技術三項技術成果，并且在柔性擋矸理論和技術、巷道頂板同步移動技術等方面取得了突破。
2011年，傾斜煤層無人工巷旁充填無煤柱開采技術經過試驗，在鐵山南煤礦K21煤層初步取得成功。2012年至2013年，又在K26煤層進行試驗，取得成功。
2014年，鐵山南煤礦報送的這一技術成果，受到中國工程院院士鮮學福、中國科學院院士宋振騏和四川省科技廳項目成果鑒定委員會的好評。大家一致認為：該技術解決了傾斜煤層沿空留巷形式的無煤柱開采難題，技術中提出的“柔性擋矸理論和技術”、“煤壁封閉式加固及頂板荷載轉移技術”等，均具有推廣應用價值。與留煤柱、沿空掘巷相比，這一新技術具有巷道變形較小、資源無損失、隨采隨留、通風容易、瓦斯治理容易、避災路線多、對突出煤層實行全保護等優(yōu)點。
采用這一技術，可使回采巷道成本每米平均降低3047元，護巷長度達3000米左右，巷道成本節(jié)約近千萬元；3個工作面多回收煤炭資源5萬余噸，創(chuàng)效達2000萬元；回采巷道萬噸掘進率降低了40％，噸煤成本降低了26.8元，減少掘進巷道費用和資源回收費用約3000萬元。