厚煤层快速回采110工法技术实践

厚煤层快速回采 110工法技术实践

张军强

新疆哈密巴里坤银鑫矿业投资有限公司， 新疆 哈密 839200

摘要：煤柱是井工煤矿开采过程中，为了保证煤炭生产与安全而保留的、暂时或永久不开采的煤体。煤柱有多种类型，包括地面建（构）筑物保护煤柱，隔离煤柱，护巷煤柱等。其中护巷煤柱包括大巷、集中巷、上下山及回采巷道保护煤柱。煤柱很重要的参数是宽度、高度及宽高比。随着煤矿开采深度不断增加，要求的煤柱宽度越来越大，显著影响煤炭资源回收率；另外，不合理的煤柱会引起应力集中，导致巷道大变形，出现冲击地压等灾害，威胁煤矿安全生产。基于此，本篇文章对厚煤层快速回采110工法技术实践进行研究，以供参考。

关键词：厚煤层快速回采；110工法；技术实践

引言

采煤会破坏农田和植被，导致自然界的碳固存损失。此外，有毒有害气体，如SO2、H2S、CO和煤炭资源氧化自燃产生的粉尘，会污染环境，有害物质会随着降雨而流动，从而污染地下水。大量堆积的火成岩不仅占据了土地，而且容易形成滑坡、泥岩等灾害，威胁到当地人民的生命财产安全。根据不完全统计，煤炭资源开发造成了资源浪费、地表沉降、火成岩污染、农田植被破坏、碳吸收能力损失等诸多生态环境问题。中国学者提出了煤炭资源绿色开采的概念和框架，先后形成了煤炭和天然气开采、节水开采、直接充填可燃岩石和地下煤炭气化等，为相关研究提供了有益的探索2008年提出了“110无煤柱自走巷施工方法”，目前已在我国500多条工作面中得到应用。

1110工法技术的相关概述

该新的自动巷道形成方法改变了传统的一侧和两侧巷壁开采方式，采用定向切留巷技术，保持了上段工作面上闸门为下段工作面上闸门该技术具有消除工作面相邻煤体应力集中、降低开采率、提高生产效率、减少资源浪费等优点。并能有效地降低煤与瓦斯突出、岩爆、煤柱自燃等地质灾害风险，是一种安全、高效、经济、科学的新型开采技术。

2快速采煤关键技术参数

以平均厚度2.0m,长度400m工作面为例,液压支架中心距1.75m,采煤机截深0.865m,每年工作330d,每天开机时间按20h考虑,采用双向割煤工艺,年产能1000万t,须达到以下指标:平均日产约3.0万t,日循环32刀,煤机速度15m/min,支架跟机速度10架/min(6s/架)。对照上述快速采煤指标,在中厚煤层开采技术方面,我国与先进采煤国差距明显,国产设备尚存在以下问题:1)采煤机。采煤机截割效率低,当采煤速度提升至10m/min以上的较高速度时,采煤机存在截割能力不足、牵引能力不足(牵引过载)、整机平稳性差(振动较大)和截割部减速箱温度过高等问题;采煤机滚筒无法高效地将采落的煤装载至刮板运输机;行走轮等关键部件寿命约在200km左右,更换时间长,无法满足中厚煤层高高效采煤的要求。以上问题都制约了采煤机截割效率。2)液压支架。液压支架移架速度慢:快速移架是指快速精准完成液压支架“降—移—升”动作循环,是能否实现即时支护的关键,当前移架时间普遍在10s以上。供液管路长,造成单架移架速度慢,且通过提高泵压和管路规格的方式遇到瓶颈。同时,电液控制系统中没有考虑顶、底板的耦合效应,丢架现象严重。3)刮板输送机。国外中厚煤层开采一般布置超长工作面,美国一半以上的链速都大于1.94m/s,超长工作面高链速运行对链条质量提出了更高的要求。国内链条加工制造水平低,链条张紧系统功能不完善,采用国产化链条链速偏低,运载能力差,且超长工作面输送机产品研制和运行经验不足,造成同等输送能力下国产输送机规格选型较国外产品大。4)开采工艺和系统集成方面。现有开采工艺多基于双向割煤,国外自动化工作面端头处理时间一般在15min以上;国内则要25~30min以上,已成为制约高效开采的最重要因素之一;同时,系统装备可靠度差,开机率无法保障。

3巷道临时支护设计方案

1)留巷挡矸支柱

随着工作面向前推进在下巷的上帮采后位置施工可缩29U型钢立柱（挂钢筋网、风筒布及菱形网，留巷内使用1.0m长“一”字铰接顶梁打三排单体柱，排距1000mm，U型钢立柱里侧挂网，采用直径为6mm的钢筋经纬网与菱形网，网与网连接必须隔孔用铁丝链接，钢筋网为高强焊接网，网空规格为100mm×100mm，网尺寸为2000mm×1000mm，两层网中间挂风筒布。金属网与顶板网搭接长度不小于500mm,并保证连接牢固，底部柱窝深度不小于300mm。

2）留巷喷浆

根据自然倾向性鉴定结果，A1#煤层属自燃煤层，自燃发火期为84天，因此，为防止空气进入采空区引起自然发火，必须对留巷挡矸支护进行喷浆。采用DMSP一06/06湿式喷浆机，新型LS喷浆材料进行喷浆作业，留巷喷浆厚度30-40mm。

3）回采过程中的支护

在开始回采时对留巷巷道进行两排单体进行超前支护，长度70米，根据回采过程中顶板压力显现及收集相关数据进行分析得出此巷道周期来压步距在40米之内，后期在回采过程中将超前支护距离调整为40米，110工法技术使巷道压力降低，巷道底鼓量明显减弱。

4采用无煤柱自成110工法的生态效益

(1)利用内部资源。采用110无煤柱自承巷道的方法，煤矿每年可增产约46600吨煤，给企业带来2889.2万元的经济效益，为国家节省投资5675万元。(二)外部环境效益。(1)减少表面裂纹和脱落影响。野外测量表明，110树法可有效减缓地表径流，减少煤矿开采对土地资源、水资源和地表植被的破坏。(2)减少废岩石排放。关于某煤矿目前的地质条件，每1米巷道约沉积25 t废岩。计算出每年留在矿山的2200 m巷道后，废岩开采每年可减少55 000t，废岩场的堆积寿命也可延长。(3)减少地下水资源的损害和水环境的污染。10 .该方法可通过顶板切压技术进一步粉碎和扩大焦炭中的空心电流，使煤层上层缓慢下沉，从而控制边坡运动，降低含水断裂带高度，实现蓄水退化。此外，110施工方法还可减少地表径流和边坡影响，减少地质结构的变化，减少煤矸石对水资源的破坏和污染。

结束语

经过60多年的研究与试验，我国110工法及围岩控制技术取得长足发展。在发展过程中，经历过全煤炭行业集中攻关、快速推进、积极推广阶段，也出现过发展缓慢甚至停滞不前的局面。煤柱开采技术的推广应用，不仅有利于巷道维护和动力灾害防治，而且提高了煤炭资源回收率；沿空留巷还可显著降低矿井掘进率，改善通风系统、解决瓦斯问题，取得了显著的经济社会效益。

参考文献

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