• 中國煤炭報:冀中能源辛安礦率先實施堆噴混凝土沿空留巷技術——筑起一面“墻” 資源有保障

    發布時間:2021-11-11 09:14:10 冀中能源

    稿件來源:《中國煤炭報》2021年11月11日4版

    冀中能源辛安礦率先實施堆噴混凝土沿空留巷技術——

    筑起一面“墻”  資源有保障

    單一用途的煤礦井下用密閉墻,在冀中能源峰峰集團辛安礦被重新定義。通過骨料改良、優化材料混合配比,加高增厚的密閉墻替代了原本應有的采空區邊界保護煤柱,解放辛安礦11212-2煤柱工作面近4萬噸優質焦煤資源,一舉增效5000余萬元。

    施工順利,采煤區區長殷張雷笑得開懷,“一天3米的堆噴混凝土沿空留巷推進速度,煤炭增收已成定局?!?/span>

    方案確定一波三折

    近年來,冀中能源深入挖掘優質煤炭資源潛力,實施精煤生產統一規劃、統一研發、統一調運、統一銷售、統一利用、統一考核、統一管理的研發格局和運行機制,形成了完整生產鏈和產業鏈,構建了精煤生產統一高效大格局。

    作為冀中能源“大精煤”戰略生產鏈中重要一環,辛安礦低灰分、低硫分、高熱量、易洗選等特點的焦煤成為洗選、冶金等行業搶手資源?!靶涟驳V進入生產末期,資源稟賦已捉襟見肘?!钡V長劉軍動擔憂,一旦原煤生產受限,將對冀中能源整個“大精煤”戰略形成影響,“通過科技手段延長礦井服務年限,是唯一出路?!?/span>

    從2018年開始,辛安礦著手“找煤增量,謀久做長”。在當時112163運煤巷,他們初次嘗試超前爆破切頂卸壓+恒阻錨索+墩柱沿空留巷方法?!坝捎谙锱灾ёo強度低,斷面留設較大,采空區封閉性差,大量墩柱出現歪扭、折斷,多次整修、補強支護,未能阻止變形持續增大的留巷圍巖?!笨偣こ處熗踅饾膲毫?,來源于厚煤層實施沿空留巷的技術瓶頸。

    緊接著,他們引進時下盛行的柔?;炷料锱猿涮钛乜樟粝锛夹g,同樣由于厚煤層適應性、采空區封閉不理想,充填后的墻體抗拉、抗剪能力較差而放棄。

    “自己適用的,才是最好的?!蓖踅饾f,得知太原理工大學井下堆噴工藝密閉墻技術具有承載性強、密封性好、施工快速高效、成本低廉等特點,且能轉做沿空留巷技術使用,他們決定在2#煤層11212-2運料巷做進一步實驗。

    王金濤要解決的,首先是墻體抗壓、抗剪能力的達標?!傲粝锍晒Φ年P鍵,在于‘墻體’足夠支撐礦壓帶來的巷道頂板離層或下沉變形?!?/span>

    難題破解觸類旁通

    在煤炭行業,無煤柱開采并不新奇。運用堆噴混凝土沿空留巷工藝,配合超前切頂卸壓技術,實現沿空留巷無煤柱開采,卻可能首開先河。

    堆噴施工前,技術科科長王波組織人員在井上制作了多個由砂石料、水泥、JCT-1噴射混凝土外加劑(由太原理工研制提供)等按設計比例配比并充分混合的混凝土模塊,送至河北工程大學做單軸抗壓強度測試。

    結果令人大跌眼鏡?!耙簧蠅毫?,模塊即粉碎?!币髲埨讓嵲诟悴欢?,按照配比精心制作、細致養護的模塊竟如此不堪。

    反復試驗,結果相同。問題出在哪?大家一籌莫展。

    求助電話打回太原理工。了解情況后,技術人員給出答案:人工拌料配比難與噴漿機媲美,實驗模塊須在井下施工現場制作。

    再次送檢,養護3天、14天的模塊承壓強度分別達到15兆帕、25兆帕?!捌胀▎误w液壓支柱的支護強度僅有11.4兆帕,結果超出預期?!币髲埨兹玑屩刎?。

    應對剪應力破壞,王波也有辦法。堆噴墻體內外整體由2層鋼筋網“護體”,適當增加橫向連接鋼筋,墻體抗剪能力大幅提高;墻體中心巷道底板位置每隔1米打設2根錨桿,與澆筑的墻體融為一體,可防止頂板來壓時墻體發生滑移破壞。

    “礦壓在線系統實時監測數據顯示,頂板來壓時墻體形變微乎其微?!蓖醪ㄕf。

    殷張雷面臨的難題也不少:噴漿機連續運行時間稍長,馬上“趴窩”;留巷作業緊跟工作面,矸石滑落時有發生,影響進度;噴漿作業粉塵超標,危害職工健康、影響設備運轉;如何實現堆噴墻體定時養護……

    采煤區成立了技術攻關小組,實地認證加具體解決,“洋醫生”“土郎中”攻克了一個個難題。

    2臺噴漿機輪流施工作業、檢修,確保1臺完好、備用;靠采空側應用木點柱+鋼筋網+風筒布方式施工,有效阻止矸石滑落、采空區漏風;噴漿管路尾部10米處改為有注水口軟管,80%水量提前與物料混合,其余20%水量仍由噴漿頭注入,粉塵下降70%;自制墻體霧化養護裝置。在墻體頂端鋪設軟管與霧化噴頭串聯連接,利用風動裝置每2小時對墻體實施20分鐘水噴淋養護。

    技術工藝精益求精

    自7月5日始,堆噴混凝土沿空留巷工藝應用至今,辛安礦已堆噴留巷150余米,安全生產原煤13萬噸,解放呆滯煤量0.77萬噸。帶來的減少掘進工作面數量、釋放掘進隊伍、縮短采掘銜接時間等利好逐步顯現。

    嘗到甜頭的王波,干起活來勁頭更足了。他盤算著繼續優化工藝,降低成本,使“堆噴”工藝高效運行。

    “混凝土墻體設計強度為C30,骨料石子直徑為30毫米。由于JCT-1噴射混凝土外加劑的作用,石子被優化為10毫米?!睘榱嗽黾訅w抗壓抗剪能力,王波將水泥、石子、沙子、外加劑1:1:2:0.1配比調整為1:1.5:1.5:0.1,并在墻體內添加錨桿做配筋,“經過實測,3天、14天養護模塊的承壓強度分別為19.43、29.1兆帕,受力強度大幅提升?!?/span>

    在生產現場,采煤區技術創新帶頭人、副區長郭蘭印帶領工友連續攻關。

    他和機電工長陳麗軍正馬不停蹄安裝新設計的噴漿機提前注水管,方便下個班組施工?!拔覀儗⒃瓉碇睆?毫米的1個注水口,調整為直徑10毫米的8個注水口,進水霧化更細密?!惫m印有信心把施工現場粉塵發生率再降15%。

    一個班下來,堆噴班班長孔祥虎對改良的噴頭贊不絕口,“省水不說,骨料粘稠度合適了,出料‘順滑’了?!?/span>

    他還說,前不久郭蘭印發明的“吊線堆噴”法,在3.6米高的墻體上下平均布設5排吊線,墻體堆噴厚薄均勻,“你看,像不像長城?”超產的孔祥虎指著墻體呵呵笑。

    “下一步,我們將通過減少施工中運料次數、利用廢舊物料充填等舉措,加強主動支護、提高支護強度、縮小支護寬度,確保堆噴混凝土沿空留巷工藝投資少、見效快、收益好?!眲④妱影才乓髲埨淄獬隹疾齑罅髁繃姖{機,“工效提升1倍指日可待”。

    (王海  王利國  張波)


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