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顶板治理难题如何破解?

放大字体 缩小字体 发布日期:2019-12-18 11:15:15   来源:新能源网  编辑:全球新能源网  浏览次数:273
核心提示:2019年12月18日关于顶板治理难题如何破解?的最新消息:同煤集团的经验是:坚持预防为主、统筹兼顾、多措并举、防治结合、综合治理二十字方针,树立理论、技术、装备、管理四并重理念,采用避让优先、卸支同步治理手段,运用跳采、小(无)煤柱、地面


同煤集团的经验是:坚持预防为主、统筹兼顾、多措并举、防治结合、综合治理二十字方针,树立理论、技术、装备、管理四并重理念,采用避让优先、卸支同步治理手段,运用跳采、小(无)煤柱、地面压裂、水压致裂、聚能爆破、链臂锯智能切缝、大吨位支架、无反复超前支架、掘锚一体支护等多项治理措施

顶板灾害是煤矿五大自然灾害之一。加强顶板灾害防治是杜绝安全事故发生的有效手段。

理论、装备、技术、管理作用大

大同矿区为双系赋存煤田,开采历史久,煤层多。以开采煤系划分,该煤田主要有侏罗系和石炭系两类煤层。

侏罗系煤层中,顶板及上覆围岩特别坚硬,属于典型的“三硬”条件。石炭系顶煤、顶板坚硬,给顶板管理及安全高效生产带来很大困难。

同时,侏罗系煤层对石炭系煤层影响大。石炭系20米特厚煤层一次开采时,采场空间大,影响范围大,在矿区地质动力环境、双系煤层采动相互作用下,侏罗系采空区煤柱集中应力石炭系煤层覆岩破断失稳、临空动压多因素共同作用导致石炭系矿压显现强烈,顶板管理困难。

从生产实践来看,顺序开采、大煤柱(38米)条件下,临空动压开采远场结构失稳强烈,回转运动对临空巷道产生沿巷道断面径向的挤压力,造成临空顺槽强矿压显现,变形严重,甚至合口。

多年来,同煤集团坚持问题导向,针对顶板现状及问题,勇于创新,积极开展研究实践,探寻科学的防治理念、有效的防治手段、可靠的防治措施,形成完整的顶板治理体系,即坚持预防为主、统筹兼顾、多措并举、防治结合、综合治理二十字方针,树立理论、技术、装备、管理四并重理念,采用避让优先、卸支同步治理手段,运用跳采、小(无)煤柱、地面压裂、水压致裂、聚能爆破、链臂锯智能切缝、大吨位支架、无反复超前支架、掘锚一体支护等多项治理措施,有效解决了顶板坚硬及矿压带来的问题,确保安全生产。

在顶板治理体系中,理论、装备、技术、管理作用重大。科学理论是基础,先进装备是关键,有效技术是支撑,管理到位是保障,四者关系密切、缺一不可,互为关联支撑。

研发新技术,提供理论依据

同煤集团研发了大尺度原位连续监测技术,确立了大空间覆岩“悬臂梁+砌体梁+高位结构”,建立了大空间采场覆岩结构力学模型,揭示了远近场结构失稳的矿压作用机理,为顶板防治提供了理论依据。

对于强矿压治理,必须采取避让优先、卸支同步的综合治理手段。如何进行避让?主要应用跳采、小煤柱、无煤柱方法。长期的顺序开采使上工作面采空区稳定期短,造成临空顺槽压力叠加变形严重。对此,要实施跳采,根据储量、战场布置、采掘衔接实现多层位、多盘区跳采,避免临空布置工作面,延长稳定期,有效避免采掘交锋,实现源头避压。

大力实施小煤柱开采,根据压力分布将顺槽留在卸压区,从煤柱留设上减压、让压,把顺槽的集中压力让到工作面。同煤集团在推广应用小煤柱技术的基础上,引进试验、推广应用自动切顶成巷无煤柱开采技术,不留煤柱,切断应力传递,实现真正避压。

采取避压措施后,工作面仍有压力,怎么办?必须进行工程卸压、强支护抗压,支卸同步,实现分级预控、一矿一策、一面一策。

要想充分卸压,必须根据引发矿压的不同位置、不同范围、不同强度,实施不同的卸压工程。平行巷道采取掘小断面的方式卸压巷,巷道底板(表面)通过开卸压槽卸压,巷道顶板(近距离)通过打空孔、链臂锯智能切缝卸压,巷道顶板(中距离)通过水压致裂、聚能爆破、深孔爆破卸压,巷道顶板(远距离)通过地面压裂卸压。

同煤集团与西安通源石油公司合作,共同研发地面压裂坚硬顶板控制采场矿压的新方法,运用地面垂直井压裂技术及水平井压裂技术,对距煤层上100米至150米范围内厚硬岩层进行压裂,弱化远场高位岩层,根治强矿压难题。

同煤集团自主研发水压致裂技术,通过利用高压水将预定层位顶板按设计开裂方向进行压裂,取代井下顶板爆破作业,应用井下基本顶预裂技术、侧向切顶卸压技术、端头超前预裂技术,通过人为干预改变岩层的自然垮断属性,将顶板来压后的被动治理变为预先主动控制,有针对性地解决了石炭系特厚煤层矿压治理难题。

多年的生产实践证明,同煤集团顶板治理体系治理成效显著,实现了对顶板灾害的有效防治,确保了安全高效生产。

总的来看,对于煤炭企业,想要管理好顶板,必须注重基础设计、基础管理、基层落实、综合治理,做到“五个必须”:必须围绕理论、技术、装备、管理四个方面开展研究实践,将四者并重提升;必须从采掘部署、衔接安排上下功夫,源头避让压力;必须采取避让优先、卸支同步的综合治理手段;必须根据实际条件,分情况采取适宜有效的治理措施;必须强化现场管理,保证工程质量。

今后,同煤集团将进一步深入矿压理论研究,试验切顶挡矸支架及掘支一体、平行锚支快掘系统,研究试验、引进应用盾构机,打造年产1500万吨智能化工作面,探索开采及治理矿压新模式,依靠理论创新、技术创新、装备升级、管理创新,提高技术管理及现场管控水平。

 
关键词: 理念 顶板 煤层

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