□通讯员 赵静静 郭洁清
“这不仅关系到现在的安全生产,更关系到将来衔接能否顺畅,我必须负起责任做好检测。”这段时间,开滦集团东欢坨矿业公司(以下简称欢矿公司)综采一区技术员王志每天都会准时出现在20221工作面“运道”检测矿压。
王志每天检测的“运道”,不久后将作为新工作面的功能型巷道投入使用。
巷道“身份”的变化是基于欢矿公司正在实施的切顶卸压沿空留巷项目。这是该公司依靠创新驱动,缓解衔接紧张,推进技术降本,挖掘开采潜能,催生内生动力的一次实践。
该公司沿用的传统长壁开采“121工法”,不仅存在资源回收率低、开采成本高、安全隐患多等问题,而且多掘顺槽巷道50%,丢煤炭多达8%,已经不能更好适应企业发展要求。
为此,该公司以何满潮院士提出的“切顶短臂梁” 理论为支撑,将切顶卸压沿空留巷项目“试验田”定在20221工作面。
“核心就是将传统的‘一面两巷’采掘方式变为‘一面一巷’的采掘方式,不仅少掘一条巷道,节省回采巷道掘进时间,还能够提升资源回收率,实现矿井可持续发展。”欢矿公司总工程师吕彪说。
20221工作面位于负500水平中央采区南翼,切眼以北约1100米范围的运输顺槽为沿空留巷施工的目标巷道。这部分巷道上覆岩层倾角较小,无采空区煤柱形成应力集中。平均煤层厚度1.88米,平均煤层倾角20度,采高为3米。
如何使切顶卸压自动成巷无煤柱开采新工艺在欢矿公司落地生根?“这是一场攻坚战,更是一场创新战。”吕彪说,面对困难和挑战,欢矿公司坚信因地制宜创新是破解难题的“金钥匙”。
切顶卸压沿空留巷开采工艺是一项系统工程,成功切断“砌体梁”的压力传递,转化为“切顶短臂梁”是关键。因此,确定切顶高度和切顶角度则至关重要。
“切顶高度越大,巷道顶板卸压范围越大,施工难度也将进一步增大。”综采一队队长姜善学说。通过综合考虑碎胀系数、补切顶卸压沿空留巷项目作用、锚索密度、切缝钻机摆放位置以及上方采空区的影响等因素,欢矿公司将切顶高度确定为7.3米。
在确定切顶高的同时,还要精准定位切顶角度,欢矿公司多次召开专题会议,群策群力,集思广益,最终采取分区分析、综合对比的方式,将切顶角度确定为16度,圆满锁定了这两个关键数值。
尽管前期做足了项目论证和实施准备,然而一个又一个难题像“拦路虎”一样接踵而至。当20221工作面推采至T1530米位置时,部分补强锚索出现失效问题。
“问题一刻不解决,工程就无法继续推进。”王志说。面对压力和挑战,欢矿公司没有退缩,立即组织专家和技术团队,实地探查,发现由于T1468米至T1583米巷道顶板节理发育、裂隙多,无法形成整体岩梁,工作面推采过后简支梁结构变为悬臂梁结构,锚索和单体柱等支护体与巷道顶板下沉相互作用,造成锚索锚固端失效。
找到问题,就不愁没有解决办法。欢矿公司再次大胆创新,首次尝试“注浆锚索支护”方式,在T1468米至1583米处补打8.3米注浆锚索进行加强支护,有效增强围岩整体性和稳定性。在此基础上,他们不再回撤此段巷道支护单体液压支柱,作为永久支护;并在上帮2柱和3柱中间补打走向托梁,加大巷道中部到切顶范围支护强度。
得益于欢矿公司不畏艰难、勇于创新的勇气,“顶板定向预裂切缝技术”“架后留巷顶板临时支护技术”“巷帮挡矸支护技术”……一项项核心技术在项目中成功应用,20221工作面“运道”正悄然变成下一工作面的“风道”。
目前,沿空留巷工程已留巷460余米,预计11月完工。“减少一条掘进巷道1000余米,可以节省掘进费用1300万元。” 除了技术红利带来的“真金白银”,吕彪说,他们预计可回收煤柱储量1.52万吨,增加收入510万元。除去施工材料费用及人工费用,综合创效约1000万元。
“这个项目被列为集团公司十大重点科研项目的子课题。接下来,我们要总结经验,继续推广应用沿空留巷施工工艺,持续提升集约化、高质量发展水平,做好中国式现代化开滦场景欢矿篇章的生动实践。”吕彪说。