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    韓城礦業(yè)公司自主研發(fā)的沿空留巷無(wú)煤柱開采工藝，經(jīng)過六年持續(xù)攻關(guān)，在三軟多災(zāi)害煤層無(wú)煤柱開采創(chuàng)出特色，形成沿空留巷成套技術(shù)，取得明顯綜合效益。繼推廣泵送混凝土柔模支護(hù)沿空留巷技術(shù)、鋁合金模板支護(hù)技術(shù)后，2016年試驗(yàn)切頂卸壓沿空留巷技術(shù)取得成功，全年公司累計(jì)留巷1970米，提高了單進(jìn)效率，緩解采掘接續(xù)，降低生產(chǎn)成本。實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開采，提高煤炭資源回收率，每年產(chǎn)生間接效益1億多元。

    問題導(dǎo)向倒逼自主研發(fā)

    韓城礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，施工單進(jìn)低，礦井接續(xù)緊張，加之水患、瓦斯、煤層自燃等災(zāi)害嚴(yán)重，制約著礦井的安全生產(chǎn)。是在沉默中消亡還是在創(chuàng)新中崛起？公司領(lǐng)導(dǎo)班子首先達(dá)成共識(shí)，突出問題導(dǎo)向，依靠全面創(chuàng)新，解決制約發(fā)展的瓶頸問題，確保企業(yè)生存，推動(dòng)轉(zhuǎn)型發(fā)展。

    韓城礦業(yè)公司自建局以來，采煤工作面的布置一直采用傳統(tǒng)采煤方法留煤柱開采。即一個(gè)工作面施工兩條巷道，留一個(gè)煤柱。采用無(wú)煤柱開采技術(shù)，即1個(gè)工作面掘進(jìn)1條巷道、不留設(shè)煤柱，突破傳統(tǒng)采煤工藝，可以少掘一條巷道，實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開采，是我國(guó)采礦技術(shù)變革的第三次探索。從2010年開始，韓城礦業(yè)公司嘗試復(fù)雜地質(zhì)條件下研究應(yīng)用沿空留巷技術(shù)。科研人員經(jīng)過反復(fù)論證、測(cè)試，探索不同復(fù)雜地質(zhì)條件下留巷圍巖變形規(guī)律，采用柔模支護(hù)、鋁合金模版支護(hù)、切頂留巷支護(hù)等不同支護(hù)方式，分別在薄煤層、中厚煤層、放頂煤工作面、架棚巷道、高應(yīng)力區(qū)巷道、堅(jiān)硬頂板等六種類型試驗(yàn)不同方式的支護(hù)，研究了與之配套的充填施工工藝。通過在掘進(jìn)、補(bǔ)強(qiáng)、巷旁區(qū)和臨時(shí)支護(hù)區(qū)加大支護(hù)區(qū)強(qiáng)度，準(zhǔn)確把握巷道圍巖在不同地段、不同方位、不同時(shí)間的巷道受力，采取合適的支護(hù)，有效控制圍巖變形，滿足了無(wú)煤柱開采的抗地壓支撐要求。科研人員經(jīng)一次次在實(shí)踐中不斷總結(jié)，提煉出“四維控制應(yīng)力分擔(dān)”的理論，創(chuàng)立了“四位一體”沿空留巷圍巖控制技術(shù)體系。公司副總劉效賢介紹：“公司組成課題小組，針對(duì)各階段出現(xiàn)的不同問題，先后研發(fā)了沿空留巷快速充填工藝，發(fā)明了剛性模板充填、柔模充填和模箱充填等多種綜合充填工藝體系，研制了干料運(yùn)輸、機(jī)械上料、快速卸料配套系統(tǒng) ，研制出穿墻錨栓、防漏接頂罩、手拉單軌吊，研發(fā)了沿空留巷Y型通風(fēng)工作面安全保障技術(shù)體系 ，消除了采煤工作面瓦斯積聚的重大隱患，為本煤層和鄰近煤層的瓦斯治理提供了保證，建立了沿空留巷技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)及管理規(guī)范體系。”

    持續(xù)攻關(guān)實(shí)現(xiàn)新的突破

    市場(chǎng)的寒冬使礦井面臨生存的困難，韓城礦業(yè)公司推廣泵送混凝土柔模支護(hù)沿空留巷技術(shù)，隨后又把柔模支護(hù)更新為鋁合金模板支護(hù)，對(duì)企業(yè)降本增效起到了積極作用。但在實(shí)際應(yīng)用中，仍有個(gè)別巷道圍巖變形超出預(yù)期，巷道支護(hù)和維護(hù)費(fèi)用較高。“直接引進(jìn)何滿潮院士110工法切頂卸壓自動(dòng)成巷新技術(shù)、設(shè)備費(fèi)用較高，降低成本和礦井生存的壓力倒逼韓城礦業(yè)進(jìn)行自力更生、自主研發(fā)。”韓城礦業(yè)公司董事長(zhǎng)王世斌說。

    困難如山，擋在前面，翻不過去，就無(wú)法提高工效、降低成本。韓城礦業(yè)人不怕困難，也不蔑視困難，組織技術(shù)骨干開展研發(fā)攻關(guān)。2015年12月，公司董事長(zhǎng)王世斌、總經(jīng)理陳永民、總工程師劉新民及局礦科研人員外出學(xué)習(xí)先進(jìn)技術(shù)，開闊思路，吸收先進(jìn)理念。隨后由公司科技副總劉效賢、生產(chǎn)技術(shù)部人員、象山礦井相關(guān)技術(shù)人員和區(qū)隊(duì)長(zhǎng)、放炮員組成科研項(xiàng)目課題小組，前往神東集團(tuán)哈啦溝煤礦和四川達(dá)竹煤電公司金剛煤礦考察學(xué)習(xí)切頂卸壓新技術(shù)，深入到井下現(xiàn)場(chǎng)取經(jīng)學(xué)藝。最后公司決定在象山礦井試驗(yàn)該技術(shù)，科研小組通過學(xué)習(xí)提出具體實(shí)施方案，并不斷在試驗(yàn)過程中修正完善實(shí)施方案，推進(jìn)項(xiàng)目進(jìn)展。

    面對(duì)無(wú)技術(shù)、無(wú)裝備的狀況，課題組成員加班加點(diǎn)研究技術(shù)方案與實(shí)施步驟，使項(xiàng)目在最短的時(shí)間開始井下試驗(yàn)，施工中首先利用錨索對(duì)巷道頂板加強(qiáng)支護(hù)，保證隨后預(yù)裂頂板、切頂時(shí)不影響自動(dòng)形成的巷道質(zhì)量；其次利用錨桿鉆機(jī)施工爆破鉆孔，爆破預(yù)裂頂板，在頂板形成裂縫；再利用礦山壓力實(shí)現(xiàn)沿空切頂，將頂板切落下來，切落的頂板形成巷幫，壓實(shí)并隔斷采空區(qū)，從而自動(dòng)形成下一條回采巷道。通過收集數(shù)據(jù)，綜合分析，根據(jù)不同的巷道受力，相應(yīng)采取PVC管預(yù)裂爆破和普通錨索支護(hù)，簡(jiǎn)化施工工藝，降低支護(hù)成本。

切頂卸壓沿空留巷技術(shù)試驗(yàn)從2016年1月21日開始在象山礦井3#煤21307工作面正式啟動(dòng)。象山礦井首先在工作面機(jī)尾支架掩護(hù)梁與混凝土墻體之間實(shí)施預(yù)裂爆破，考察切頂卸壓效果；成功后在柔模墻處進(jìn)行切頂卸壓試驗(yàn)，考察去混凝土墻體切頂卸壓效果。截止2016年3月底，共計(jì)留巷110米，試驗(yàn)后留巷切頂效果明顯，切頂垮落充分，巷道頂?shù)装逡平�量在設(shè)計(jì)允許范圍之內(nèi)，切頂卸壓沿空留巷技術(shù)獲得初步成功，全年采用該方法留巷1970米。

    面對(duì)施工中出現(xiàn)的打孔夾鉆、裝藥困難、支柱鉆底嚴(yán)重、采空區(qū)懸頂、局部巷道壓力大等技術(shù)難題，公司領(lǐng)導(dǎo)及課題組成員多次深入井下現(xiàn)場(chǎng)分析問題原因，研究針對(duì)性的改進(jìn)方案和措施，使巷道變形得到有效控制。象山礦井采掘副總錢萬(wàn)學(xué)介紹：“在項(xiàng)目實(shí)施過程中，為了節(jié)約成本，沒有80萬(wàn)元專業(yè)鉆機(jī)，施工人員采用價(jià)值幾千元的錨桿鉆機(jī)改進(jìn)后進(jìn)行施工，沒有專業(yè)聚能管裝****，他們從市場(chǎng)上買來一米8元的PVC管替代，經(jīng)多次試驗(yàn)和不斷改進(jìn)，解決了打眼工藝難掌握和裝藥難的問題。”自主研發(fā)的成功，不僅節(jié)省了500萬(wàn)元的設(shè)計(jì)費(fèi)，而且每臺(tái)設(shè)備比專業(yè)設(shè)備節(jié)省70多萬(wàn)元。

   多年堅(jiān)持形成韓局特色

   該公司科研人員經(jīng)過六年的持續(xù)攻關(guān)，基本形成了具有韓城局特色的留巷技術(shù)，在沿空留巷圍巖控制方面，總結(jié)出一套適應(yīng)三軟煤層的支護(hù)技術(shù)，針對(duì)破碎頂板、松軟底板、淋水帶、斷層區(qū)采取針對(duì)性的支護(hù)措施，使巷道圍巖得到有效控制。

   在施工工藝方面，通過泵送混凝土充填沿空留巷，形成機(jī)械化快速充填系統(tǒng)。自主研發(fā)了切頂卸壓沿空留巷，形成具有韓城特色的施工工藝。

   在災(zāi)害治理方面，針對(duì)礦井瓦斯防治、煤層自燃發(fā)火、防治水等，形成不同條件的災(zāi)害防治體系。

    自力更生收獲綜合成效

    韓城礦業(yè)公司自力更生、自主研發(fā)的復(fù)雜地質(zhì)條件下沿空留巷科研項(xiàng)目，實(shí)現(xiàn)無(wú)煤柱開采，一個(gè)工作面少掘一條巷道，改變通風(fēng)方式，解決上隅角瓦斯積聚問題，避免了工作面應(yīng)力集中，該技術(shù)大幅降低綜采工作面生產(chǎn)成本，提高了資源回收率，綜合成效顯著。

    通過六年持續(xù)攻關(guān)，累計(jì)留巷2萬(wàn)多米，在沿空留巷方面取得3項(xiàng)實(shí)用新型專利研究成果，并獲得陜西省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、陜西省煤炭協(xié)會(huì)2015年科技進(jìn)步特等獎(jiǎng)。經(jīng)鑒定：推廣沿空留巷綜合技術(shù)每年為韓城礦業(yè)節(jié)約費(fèi)用1.5億元以上。

    2016年原煤工效同比提高36%，成本同比下降64元/噸，公司同比減虧12.9億元。未來，韓城礦業(yè)將不斷完善和推廣應(yīng)用切頂卸壓沿空留巷技術(shù)，在簡(jiǎn)化工藝、提高工效方面大膽嘗試，將在不同煤層探索沿空留巷施工工藝，在6米巷高放頂煤工作面試驗(yàn)沿空留巷工藝，在象山礦井3#煤試驗(yàn)N00工法，通過不斷的創(chuàng)新推進(jìn)企業(yè)安全高效發(fā)展。（程仙芳）