为深入贯彻落实习近平生态文明思想,践行绿色发展理念,推动矿产资源节约集约与综合利用水平持续提升,自治区自然资源厅梳理筛选了一批先进适用技术,现面向全区矿山企业及相关单位分期推广。这些技术涵盖绿色开采、高效选冶、尾矿利用、生态修复等多个领域,具有技术成熟、经济可行、示范性强等特点,对于促进矿产资源高效利用、降低生产成本、减少生态环境影响具有重要意义。希望全区各有关单位结合实际,积极学习借鉴、推广应用,共同推动自治区矿业高质量发展。
(一)
沿空留巷切顶卸压‑分区补强支护关键技术
1.技术简介
沿空留巷切顶卸压‑分区补强支护关键技术,是当前煤矿无煤柱开采领域最成熟、应用最广泛的核心围岩控制技术。该技术以“切顶改结构、分区控应力、支卸协同”为核心思路,通过定向切顶切断顶板应力传递,将传统长悬臂梁顶板转化为短梁结构并沿切缝有序垮落,再按采动扰动程度实施分区差异化补强支护,从根本上解决沿空留巷围岩变形大、支护成本高、安全风险高的行业难题。技术可实现巷道一次施工、长期稳定复用,取消区段煤柱留设,显著提升资源回收率、降低掘进成本、保障开采安全,对推动煤炭行业绿色高效开采、智能化矿山建设与矿山可持续发展具有重要示范与支撑作用。
2.技术类型
无煤柱开采核心关键技术,属于支‑卸协同型围岩控制体系,是面向煤矿绿色开采、安全高效生产的新工艺、新技术。
3.适用范围
主要适用于Ⅰ‑Ⅱ类完整/较完整顶板条件,覆盖埋深≤1200m、采高≤5m的缓倾斜/倾斜煤层开采场景。
优选应用场景:薄煤层与中厚煤层资源高效回收、浅埋厚硬顶板工作面、深部高应力区、高瓦斯矿井(Y型通风)治理工作面。
基础适配条件:顶板岩性中等坚硬,周期来压步距≤15m;破碎顶板需提前预加固后方可实施。
4.技术内容
(一)基本原理
以无煤柱开采围岩稳定控制为目标,通过定向切顶卸压切断顶板应力传递路径,将传统长悬臂顶板转化为短梁结构并实现沿切缝有序垮落,消除悬顶带来的高应力集中风险。同步按照采动影响程度差异,将巷道划分为采空侧、实体煤侧、超前影响区三大区域,实施差异化、精准化补强支护,动态平衡围岩应力、严格控制巷道变形,最终实现留巷长期稳定复用、取消区段煤柱、大幅提升煤炭资源回收率的目标。
(二)关键技术
(1)顶板定向切顶卸压技术(坚硬顶板采用双向聚能爆破,高瓦斯/破碎顶板采用水力压裂)
(2)采空侧‑实体煤侧‑超前段三区差异化补强支护技术
(3)支‑卸协同平行作业与围岩全周期动态监测技术
(三)工艺流程
(1)施工准备与超前加强支护
(2)深浅孔交替定向钻孔施工
(3)定向切顶卸压(爆破/水力压裂)
(4)巷旁强承载支护
(5)实体煤侧稳变形支护
(6)超前抗动载支护
(7)围岩动态在线监测
(8)异常预警与加密补强,完成留巷全流程闭环管控
5.主要技术指标
(一)围岩控制:顶板下沉量下降46.4%,支护强度降低40.4%;留巷稳定后顶底板移近量≤300mm,两帮移近量≤180mm。
(二)资源效益:减少新巷掘进30%以上,煤炭资源回收率提升10%‑15%,可多回收煤柱煤54.9万吨,延长矿井服务年限0.5年。
(三)安全指标:顶板事故下降90%,采空区漏风下降60%,瓦斯浓度稳定≤0.2%,无自燃、瓦斯超限等事故。
(四)成本效益:支护材料消耗下降40%,单巷维护成本下降15%,单段留巷节约成本153.29万元。
(五)施工指标:采用数码电子雷管毫秒延期爆破,顶板沿切缝同步垮落,无大面积悬顶与二次应力集中。
6.典型实例及成效
中煤建设集团山不拉煤矿结合矿井煤层条件、开采布局与生产实际,于2015年9月正式启动沿空留巷试验应用。历经10余年稳定运行,累计在8个工作面实施该技术,总留巷长度达8834米,节省巷道掘进10698米,多回收煤柱长度10853米,累计多回收煤炭资源54.9万吨;项目累计节约掘进成本1118.8万元,实现增收2.8031亿元。应用期间实现安全零事故,未发生轻伤及以上安全事件,留巷复用效果稳定,为矿井安全高效生产、降本增效与绿色开采树立标杆。
7.推广前景
本技术高度契合国家“双碳”战略与煤炭行业“绿色开采、安全高效、智能集约”发展方向,已正式纳入煤炭行业重点推广先进技术目录。目前全国已有超120座煤矿成功应用,覆盖浅埋、深部、薄煤层、中厚煤层、高瓦斯等多种复杂地质条件,可完美适配智能化开采升级需求。经测算,全国规模化推广后,年均可减少新掘巷道超1000km,回收煤炭资源超千万吨。目前已在河南、贵州等多个煤炭主产区广泛应用,累计创造经济效益11.87亿元,在资源利用、安全生产、成本控制、生态环保等方面效益显著,具备全国大范围复制推广的广阔前景。
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