從傳統(tǒng)40米寬大煤柱到精準(zhǔn)設(shè)定6米寬小煤柱，再到徹底拆除煤柱、以混凝土墻取而代之，直至向“無煤柱自成巷”這一行業(yè)技術(shù)“深水區(qū)”發(fā)起攻堅(jiān)，晉能控股裝備制造集團(tuán)成莊礦用十余年時(shí)間持續(xù)創(chuàng)新，走出了一條在安全紅線內(nèi)向有限資源要增量、要效益的技術(shù)突圍之路。

這是一場(chǎng)“留”與“不留”的博弈，更是一場(chǎng)關(guān)于舍與得的智慧考量。在煤炭行業(yè)深耕細(xì)作、追求高質(zhì)量發(fā)展的當(dāng)下，成莊礦給出了一個(gè)“既要安全，又要效益”的雙贏答案。

精準(zhǔn)“瘦身”

從40米寬大煤柱到6米寬小煤柱

在松軟破碎的厚煤層條件下，傳統(tǒng)40米寬大煤柱曾被視為不可或缺的安全屏障。但成莊礦的技術(shù)團(tuán)隊(duì)意識(shí)到，這片巨大的“安全區(qū)”，也意味著巨量煤炭資源長(zhǎng)期“沉睡”。

通過對(duì)傳統(tǒng)安全余量的重新審視，該團(tuán)隊(duì)開展大量理論計(jì)算與數(shù)值模擬，最終將目標(biāo)鎖定在將煤柱縮小到6米寬。這不僅是數(shù)字的縮減，更是對(duì)圍巖控制技術(shù)的挑戰(zhàn)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)成功攻克了“錨網(wǎng)支護(hù)+輔助支護(hù)+注漿加固”動(dòng)態(tài)協(xié)同控制技術(shù)，并創(chuàng)新運(yùn)用“控頂錨索”破解圍巖控制難題，在確保支撐強(qiáng)度的同時(shí)，最大限度減少了資源損失。

該礦在5315工作面運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)，累計(jì)安全回采1915米。后來，該項(xiàng)技術(shù)又被推廣至多個(gè)工作面。實(shí)踐表明：安全與高效，完全可以通過技術(shù)創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)平衡。

破而后立

用一堵墻重塑安全與效益的邊界

小煤柱技術(shù)日臻成熟之后，成莊礦又將目光投向更前沿的領(lǐng)域——徹底取消煤柱。針對(duì)6米采高工作面，他們嘗試沿空留巷無煤柱開采，用一道堅(jiān)固的混凝土墻，永久替代寶貴的煤炭資源。

這是一次從“留”到“建”的思維跨越。“混凝土墻體怎么立起來？如何立得??？”這成為擺在技術(shù)團(tuán)隊(duì)面前的首要難題。他們從墻體結(jié)構(gòu)與周邊環(huán)境兩個(gè)維度同步突破：創(chuàng)新采用柔性模板作為支撐，將混凝土凝固成一個(gè)個(gè)獨(dú)立的支撐體；再通過錨桿的點(diǎn)約束、鋼筋梯梁的面約束，抵御墻體側(cè)向變形；同時(shí)在墻體周圍采取注漿錨索、地基加固等措施，確保墻體“頂上吊得住、中間穩(wěn)得住、底下站得住”。

在不斷實(shí)踐中，該團(tuán)隊(duì)構(gòu)建起“頂板注漿錨索—連續(xù)柔模砼墻—底板條形基礎(chǔ)”三位一體支護(hù)技術(shù)體系。

憑借這道“人工筋骨”，成莊礦在5309工作面支撐起2000余米的沿空留巷，實(shí)現(xiàn)了從“留煤柱”到“無煤柱”的歷史性突破，也為無煤柱開采技術(shù)的推廣應(yīng)用蹚出一條新路。

成莊礦安檢員現(xiàn)場(chǎng)監(jiān)督無煤柱沿空留巷工藝施工

不過，修建混凝土墻仍面臨工藝復(fù)雜、工序繁多、工程成本偏高等現(xiàn)實(shí)難題。為此，他們學(xué)習(xí)國(guó)內(nèi)同行業(yè)先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)，借鑒“110工法”，再次向更前沿技術(shù)發(fā)起挑戰(zhàn)。

繼續(xù)突破

向無煤柱沿空留巷工藝發(fā)起攻堅(jiān)

2025年，根據(jù)晉能控股裝備制造集團(tuán)統(tǒng)一部署，“成莊礦3號(hào)煤無煤柱自成巷沿空留巷技術(shù)研發(fā)”項(xiàng)目正式啟動(dòng)。這是該集團(tuán)首次在6米厚煤層開展此類試驗(yàn)，技術(shù)難度極大。

項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)高起點(diǎn)制定方案，遠(yuǎn)赴多家先進(jìn)礦井取經(jīng)，在設(shè)備配套、擋矸封閉等關(guān)鍵環(huán)節(jié)明確了安全優(yōu)化方向。

此次試驗(yàn)選取全長(zhǎng)548米的YF301工作面，以“切頂卸壓+錨索補(bǔ)強(qiáng)支護(hù)”為核心，嚴(yán)格按照“支、切、護(hù)、封”全流程進(jìn)行施工：超前完成錨索補(bǔ)強(qiáng)、切頂孔打設(shè)與爆破預(yù)裂；回采過程中同步實(shí)施臨時(shí)支護(hù)、擋矸防護(hù)與噴漿封閉；待圍巖穩(wěn)定后，分步回撤臨時(shí)支護(hù)，實(shí)現(xiàn)巷道自動(dòng)成巷與復(fù)用。

現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)顯示，大部分區(qū)域巷道寬度維持良好，采空區(qū)側(cè)的擋矸支護(hù)和回采側(cè)煤體變形不大，頂板完整性高，切頂爆破效果達(dá)到預(yù)期。截至目前，該礦已在YF301工作面成功沿空留巷300余米，切頂效果達(dá)標(biāo)、圍巖變形可控、支護(hù)體系穩(wěn)定，資源回收與降本增效優(yōu)勢(shì)初步顯現(xiàn)。

下一步，成莊礦將針對(duì)厚煤層礦壓顯現(xiàn)劇烈、頂板離層較深等特點(diǎn)，進(jìn)一步優(yōu)化支護(hù)參數(shù)與施工工序，強(qiáng)化起始段與構(gòu)造區(qū)域的支護(hù)與監(jiān)測(cè)，降低對(duì)回采作業(yè)的干擾，持續(xù)完善“110工法”配套工藝。

從依賴煤柱到縮小煤柱，再到用混凝土墻置換，直至如今挑戰(zhàn)“無煤柱自成巷”，成莊礦不斷做著資源回收的“加法”。逐漸消失的“安全余量”，也見證了成莊礦以科學(xué)態(tài)度直面難題、用翔實(shí)數(shù)據(jù)指導(dǎo)實(shí)踐的探索之路，為同類礦井提供了可復(fù)制、可優(yōu)化的綠色開采樣本。

作者：趙彩碧 版面編輯：豐碩

編輯：張瑩

來源：中國(guó)煤炭報(bào)

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