[01757861]浅埋煤层切顶卸压无煤柱自成巷110工法技术研究及应用

煤炭是中国最主要的能源之一。在中国生产和消费的一次性能源中，煤炭约占74％。在未来的50～60年内，煤炭在中国能源消费结构中的主体地位仍不会改变。 长壁开采121工法是东胜矿区应用最为普遍的采煤方法，采用该方法进行采煤时，每开采"1"个工作面，需要提前掘进"2"条回采巷道，同时留设"1"个区段煤柱。随着工作面走向长度的增加，掘进回采巷道投资的成本将显著增大，同时残留煤柱造成煤炭资源的大量损失。在当今煤炭经济形势下，降本增效、提高煤炭回收率受到了极大的重视，因此沿空留巷无煤柱开采技术越来越多的在现场工程中得到应用。但普遍采用的沿空留巷开采技术主要以巷旁充填支护形式为主，并没有改变顶板岩层的传力结构，往往导致沿空留设的巷道围岩承受较大的作用力，变形十分严重，最终造成巷道维护费用高、存在安全隐患等问题。 针对以上问题，何满潮院士提出了无煤柱自成巷开采技术，并形成了长壁开采110工法(即回采"1"个工作面，仅需提前掘进"1"条回采巷道，留设"0"个区段煤柱)。2016年2月，"无煤柱自成巷开采技术"已被明确列入国发〔2016〕7号文件，作为煤炭行业化解过剩产能的关键技术之一。 《浅埋煤层切顶卸压无煤柱自成巷110工法技术研究及应用》项目是内蒙古自治区首个浅埋煤层开采110工法的生产试验研究课题，该课题针对东胜矿区煤层埋深浅、基岩薄、上覆厚松散沙层等特点导致的煤层开采过程中顶板易出现顶板沿煤壁的台阶下沉，矿压显现强烈等问题，基于宝山矿和宏景塔一矿浅埋煤层的工程地质特点，深入研究并提出了适合于浅埋煤层条件下的切顶卸压无煤柱自成巷110工法开采技术、配套工艺和矿压规律。该课题关键技术具有如下特点： 1、创建了切顶卸压无煤柱自成巷开采理论和技术体系，系统地总结分析了长壁开采121和110工法的特征及其关键技术的特点； 2、针对浅埋煤层回采过程中顶板易出现顶板沿煤壁的台阶下沉，矿压显现强烈等特点，提出了以控制和适应顶板变形、矿压显现为特点的浅埋煤层无煤柱自成巷110工法设计，包括浅埋煤层无煤柱自成巷NPR恒阻锚索支护作用机理及参数、预裂切缝关键参数、支护和护巷工艺等； 3、进行多种浅埋煤层无煤柱自成巷现场工业性试验，包括浅埋煤层无煤柱自成巷预裂切缝试验、挡矸支护试验、顶板加固试验等，探索出适合浅埋煤层无煤柱自成巷110工法开采的关键技术参数； 4、在上述研究的基础上，在宝山矿6302工作面和宏景塔一矿6-2上312工作面成功应用，解决了浅埋煤层无煤柱开采的关键问题。该技术降低了巷道掘进率，提高了煤炭回采率。按照宝山矿、宏景塔一矿核定生产能力和煤炭价格计算，采用无煤柱自成巷110工法可避免该矿因留设煤柱造成的直接经济损失1237.99万元/年，可减小掘巷投资449.76万元/年，具有显著的经济效益和社会效益。 浅埋煤层无煤柱自成巷110工法采煤新技术在提高煤炭回收率、缓解能源紧张、节约开采成本、减少煤矿安全事故等方面具有显著优势，对于中国煤炭开采的可持续发展具有十分重要的意义。