繼2010年1月“煤礦沖擊地壓預測與防治成套技術”摘得國家科技進步二等獎后,山東能源新汶礦業集團華豐煤礦治理世界性深井開采沖擊地壓技術又取得重大突破,千米深井厚煤層沿空掘巷“負煤柱”施工技術的應用,使該礦實現了“有震無災、經濟開采”。
華豐煤礦是一個典型受沖擊地壓嚴重威脅的礦井,2006年以來,每年投入1000多萬元治理沖擊地壓,經過多年探索實踐,取得階段性突破。尤其在技術方面,引進了波蘭防治沖擊地壓技術、微震監測、地音監測、集成數字DTSS傳輸、沖擊地壓實時預警、圍巖應力動態監測等系統,實現了礦井震動定位、震動能量計算及震動危險評價、各種相關表格和震動記錄自動生成相關報告系統。該礦同時采用實驗室實驗、理論分析、系統開發與現場試驗及應用相結合的方法,利用數理統計、損傷力學、流變力學、突變理論、現代電子和計算機技術,建立了煤巖變形破裂過程電磁輻射—電耦合模型,確定了模型參數的取值范圍;利用沖擊地壓電磁輻射連續監測儀和配套軟件,建立了沖擊地壓電磁輻射監測系統,實現了數據、圖形和表格實時采集顯示;完善了煤層大直徑深孔卸壓技術,從德國引進了大功率風動卸壓鉆機,提高了施工效率,全面及時釋放圍巖應力,消除應力集聚區形成。
2012年,該礦對沖擊地壓治理技術又進行了進一步探索,在巷道掘進過程中實施“負煤柱”開采技術研究與實踐。據該礦副總工程師魏禮剛介紹:“煤礦沖擊地壓主要發生的采面巷道掘進,尤其煤柱附近壓力升高區內掘進過程中。傳統煤礦相鄰兩個采煤工作面之間留設1到3米隔離煤柱,缺點是不但損失煤柱,而且易造成應力集中,在此掘進巷道時易誘發沖擊地壓。”據統計,區段煤柱沖擊地壓發生占華豐煤礦井沖擊地壓發生總數的60%左右。為此,他們深入研究、反復論證,決定取消留設煤柱,改為“負煤柱”施工。此舉不僅在薄煤層開采中做到了相鄰兩個采面之間不留設煤柱,而且在厚煤層開采中將下一采面上平巷巷道布置在上一采面下平巷巷道以內,也就是采空卸壓區內,可回收上一采面布置巷道時遺留的部分三角底煤,實現了“負煤柱”開采。
截至今年10月,華豐煤礦已采用“負煤柱”掘進技術開拓巷道約1200米,多回收煤炭資源27000余噸,增加經濟效益3100萬元,未出現沖擊地壓事件,巷道支護完好,實現了經濟效益與安全生產雙贏。
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