首頁 > 新聞 > 要聞

頂板治理難題如何破解?

中國煤炭網 作者:鮑永生 2019-12-18 08:25:00


同煤集團的經驗是:堅持預防為主、統籌兼顧、多措并舉、防治結合、綜合治理二十字方針,樹立理論、技術、裝備、管理四并重理念,采用避讓優先、卸支同步治理手段,運用跳采、小(無)煤柱、地面壓裂、水壓致裂、聚能爆破、鏈臂鋸智能切縫、大噸位支架、無反復超前支架、掘錨一體支護等多項治理措施

頂板災害是煤礦五大自然災害之一。加強頂板災害防治是杜絕安全事故發生的有效手段。

理論、裝備、技術、管理作用大

大同礦區為雙系賦存煤田,開采歷史久,煤層多。以開采煤系劃分,該煤田主要有侏羅系和石炭系兩類煤層。

侏羅系煤層中,頂板及上覆圍巖特別堅硬,屬于典型的“三硬”條件。石炭系頂煤、頂板堅硬,給頂板管理及安全高效生產帶來很大困難。

同時,侏羅系煤層對石炭系煤層影響大。石炭系20米特厚煤層一次開采時,采場空間大,影響范圍大,在礦區地質動力環境、雙系煤層采動相互作用下,侏羅系采空區煤柱集中應力石炭系煤層覆巖破斷失穩、臨空動壓多因素共同作用導致石炭系礦壓顯現強烈,頂板管理困難。

從生產實踐來看,順序開采、大煤柱(38米)條件下,臨空動壓開采遠場結構失穩強烈,回轉運動對臨空巷道產生沿巷道斷面徑向的擠壓力,造成臨空順槽強礦壓顯現,變形嚴重,甚至合口。

多年來,同煤集團堅持問題導向,針對頂板現狀及問題,勇于創新,積極開展研究實踐,探尋科學的防治理念、有效的防治手段、可靠的防治措施,形成完整的頂板治理體系,即堅持預防為主、統籌兼顧、多措并舉、防治結合、綜合治理二十字方針,樹立理論、技術、裝備、管理四并重理念,采用避讓優先、卸支同步治理手段,運用跳采、小(無)煤柱、地面壓裂、水壓致裂、聚能爆破、鏈臂鋸智能切縫、大噸位支架、無反復超前支架、掘錨一體支護等多項治理措施,有效解決了頂板堅硬及礦壓帶來的問題,確保安全生產。

在頂板治理體系中,理論、裝備、技術、管理作用重大。科學理論是基礎,先進裝備是關鍵,有效技術是支撐,管理到位是保障,四者關系密切、缺一不可,互為關聯支撐。

研發新技術,提供理論依據

同煤集團研發了大尺度原位連續監測技術,確立了大空間覆巖“懸臂梁+砌體梁+高位結構”,建立了大空間采場覆巖結構力學模型,揭示了遠近場結構失穩的礦壓作用機理,為頂板防治提供了理論依據。

對于強礦壓治理,必須采取避讓優先、卸支同步的綜合治理手段。如何進行避讓?主要應用跳采、小煤柱、無煤柱方法。長期的順序開采使上工作面采空區穩定期短,造成臨空順槽壓力疊加變形嚴重。對此,要實施跳采,根據儲量、戰場布置、采掘銜接實現多層位、多盤區跳采,避免臨空布置工作面,延長穩定期,有效避免采掘交鋒,實現源頭避壓。

大力實施小煤柱開采,根據壓力分布將順槽留在卸壓區,從煤柱留設上減壓、讓壓,把順槽的集中壓力讓到工作面。同煤集團在推廣應用小煤柱技術的基礎上,引進試驗、推廣應用自動切頂成巷無煤柱開采技術,不留煤柱,切斷應力傳遞,實現真正避壓。

采取避壓措施后,工作面仍有壓力,怎么辦?必須進行工程卸壓、強支護抗壓,支卸同步,實現分級預控、一礦一策、一面一策。

要想充分卸壓,必須根據引發礦壓的不同位置、不同范圍、不同強度,實施不同的卸壓工程。平行巷道采取掘小斷面的方式卸壓巷,巷道底板(表面)通過開卸壓槽卸壓,巷道頂板(近距離)通過打空孔、鏈臂鋸智能切縫卸壓,巷道頂板(中距離)通過水壓致裂、聚能爆破、深孔爆破卸壓,巷道頂板(遠距離)通過地面壓裂卸壓。

同煤集團與西安通源石油公司合作,共同研發地面壓裂堅硬頂板控制采場礦壓的新方法,運用地面垂直井壓裂技術及水平井壓裂技術,對距煤層上100米至150米范圍內厚硬巖層進行壓裂,弱化遠場高位巖層,根治強礦壓難題。

同煤集團自主研發水壓致裂技術,通過利用高壓水將預定層位頂板按設計開裂方向進行壓裂,取代井下頂板爆破作業,應用井下基本頂預裂技術、側向切頂卸壓技術、端頭超前預裂技術,通過人為干預改變巖層的自然垮斷屬性,將頂板來壓后的被動治理變為預先主動控制,有針對性地解決了石炭系特厚煤層礦壓治理難題。

多年的生產實踐證明,同煤集團頂板治理體系治理成效顯著,實現了對頂板災害的有效防治,確保了安全高效生產。

總的來看,對于煤炭企業,想要管理好頂板,必須注重基礎設計、基礎管理、基層落實、綜合治理,做到“五個必須”:必須圍繞理論、技術、裝備、管理四個方面開展研究實踐,將四者并重提升;必須從采掘部署、銜接安排上下功夫,源頭避讓壓力;必須采取避讓優先、卸支同步的綜合治理手段;必須根據實際條件,分情況采取適宜有效的治理措施;必須強化現場管理,保證工程質量。

今后,同煤集團將進一步深入礦壓理論研究,試驗切頂擋矸支架及掘支一體、平行錨支快掘系統,研究試驗、引進應用盾構機,打造年產1500萬噸智能化工作面,探索開采及治理礦壓新模式,依靠理論創新、技術創新、裝備升級、管理創新,提高技術管理及現場管控水平。 


掃碼在手機端打開頁面
版權聲明: 轉載本網站原創作品,需在顯著位置注明來源和作者,不得擅自修改標題。若違反本聲明,本網將追究相關法律責任。
本欄目其他新聞
免费波克单机麻将