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无煤柱自成巷110工法关键技术与装备系统

发布时间:2019-02-27


教育部科技发展中心发布的《关于2018年度高等学校科学研究优秀成果奖(科学技术)奖励的决定》中,由何满潮院士领衔的“无煤柱自成巷110工法关键技术与装备系统”项目,获得2018年度高等学校科学研究优秀成果奖科技进步一等奖。

理论筑基 应对形势频出新招


近百年来,我国煤炭生产体系一直以“121工法”为主,即每回采一个工作面,需掘进两条顺槽、留设一个煤柱。


然而,该采煤工艺导致回采率低、大量资源浪费;地表破坏,环境损伤严重;巷道掘进量大,成本居高不下;开采事故多发,安全形势严峻等问题。

而无煤柱自成巷开采技术——“110工法”是以中国科学院院士、中国矿业科学协同创新联盟理事长何满潮院士提出的“切顶短臂梁”理论为指导,采用恒阻锚索对巷道顶板加强支护,通过切顶卸压自动形成一条回采巷道,把采煤与掘进统一起来,做到回采一个工作面只需掘进一条回采巷道,将传统的一面双巷变成一面单巷,取消了区段煤柱,实现了无煤柱开采。


借力打力 实现突破创新技术

少掘进或不掘进回采巷道就可采煤,是无数矿工的梦想。110 工法变被动“支”为主动“切”与“支”,使矿山压力变害为利。


110 工法带来的是煤炭开采观念的转变:一是“五个利用”,即利用矿山压力,利用顶板岩体,利用原有支护,利用原有巷道或者利用已有的采场空间,利用岩石碎胀系数;二是实现“三个减弱”,即减弱周期来压,减弱采空区瓦斯,减弱煤层自燃;三是实现两个目标,即自动成巷,无煤柱开采。


110 工法的关键在于“拉得住、切得开、下得来、护得住”,即恒阻锚索能拉得住上覆岩层基本顶,聚能爆破装置预裂顶板时能切得开顶板形成裂缝,采场周期来压时顶板能沿着预裂顶板时切开的裂缝下来,自动成巷后巷道能护得住。

110 工法不仅可降低成本、提高回采率,而且可减弱顶板周期性冲击压力,在安全生产管理、资源节约和降本增效方面具有明显优势。“110 工法是采煤技术的一场革命。”中国工程院院士王安曾这样说过。


更进一步 颇受重视凸显效益

无煤柱自成巷开采技术受到国家层面的高度重视,已被写入《国务院关于煤炭行业化解过剩产能实现脱困发展的意见》(国发﹝2016﹞7号);无煤柱自成巷开采新工法及关键装备已被写入《中国制造2025——能源装备实施方案》,成为国家层面主推的项目之一。


在“110工法”基础上,项目团队又提出了以“N00工法”及其装备系统,从根本上改变传统的长壁开采技术工艺体系,即对于全新盘区的N个工作面实现无巷道掘进无煤柱采煤新方法。


无煤柱自成巷110/N00工法被业界称为第三次矿业技术革命,该开采新工法是对欧美开采技术体系的全面创新,克服了现行开采体系的问题。新技术挽救了煤炭资源浪费极大的局面,拯救了煤炭员工的伤亡,保护了地面环境。N00 工法大规模推广应用后,国内煤炭企业的竞争力将大幅提升,进而扭转煤炭行业大面积亏损的局面,推动我国煤炭企业扭亏为盈。

与此同时,在110工法关键技术的引领下,多种地质条件下无煤柱自成巷技术现场试验研究得以实现,目前已在全国20多个矿区52对矿井试验了3万多米巷道,取得了显著的经济效益。


该技术的影响力持续加大,全国宣传推广无煤柱自成巷技术专题科普讲座100余次,无煤柱自成巷110工法规范作为煤炭建设行业团体标准公布,“无煤柱自成巷110工法规范”培训班召开2次,培训了来自全国35家煤炭企业和科研院所的技术人员400余人次,社会效益显著。


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采编 | 王一心

排版 | 杨杨

审核 | 雷宇 杨杨


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