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从采煤体系源头防范千米深井冲击地压事故

近年来,我国千米深井冲击地压灾害日趋严重,2018年以来,先后发生多起千米深井冲击地压事故,煤炭安全生产形势严峻。

“去年,国家煤矿安全监察局组成了专家调研组,在全国范围内开展了千米冲击地压典型矿井的专项调研。调研结果显示,所有千米冲击地压矿井均采用1706年起源于英国的‘121’采煤体系,即开采1个工作面、配套2条巷道、留设1个煤柱。”全国政协委员、中国科学院院士、中国矿业大学(北京)教授何满潮说,“121”采煤体系因留设煤柱,导致资源浪费严重,开采率不足50%,而且开采垮落、沉降波及地表,会造成地面生态环境损伤。

据统计,我国共有23个省份、151个县市分布有采煤沉陷区,面积高达3000多万亩。按照我国每年35亿吨煤炭产量计算,每年还将新增沉陷区125万亩。

“‘121’采煤体系的开采工艺是先掘进巷道,再进行工作面开采,开采过程中所产生的矿山压力又会损毁巷道。而冲击地压就是在掘采工程的过程力学相互作用、打破原有平衡中发生的。”在何满潮看来,这样的开采方式很容易让矿工处于危险环境之中。

数据显示,千米深井冲击地压主要发生在采掘巷道,占比90%以上。何满潮认为,目前普遍采用的“121”采煤体系容易形成孤岛、半孤岛煤柱,应力集中现象严重,容易导致冲击地压发生。

调研结果显示,我国近年来提出的拥有自主知识产权的无煤柱自成巷110工法、无煤柱自成巷N00工法属于平衡开采方法体系,通过切顶卸压,可有效解决高应力环境造成的安全威胁,因不再留设煤柱,可大幅度提高煤炭采出率。

何满潮建议,尽快促进煤炭行业利用原创先进技术进行转型升级,用新材料和新技术改进“121”开采体系,科学核定冲击地压矿井生产能力,严控开采速度,强化责任落实和加强监督管理,从而降低安全风险。

“通过改造‘121’采煤体系为‘110’采煤体系,可利用切顶卸压和碎胀充填技术,取消区段煤柱,在多回收煤炭资源的同时减小应力集中。”何满潮说。他建议,建立全新的“N00”采煤体系,取消巷道掘进,大力研究N00采煤装备的智能化及全矿井的无人化开采,从根本上建设本质安全型矿井。

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煤矿平衡开采和非平衡开采的主要区别在于有无煤柱。目前,国内并存四种煤炭开采方法:121开采法、111开采法、110工法、N00工法。这四种方法中,110工法和N00工法是中国创立的方法,属于平衡开采。

N00工法是何满潮团队提出的一种无巷道掘进、无煤柱采煤方法,N00工法在110工法的基础上,把采煤与掘进两套工序彻底统一起来,由掘进一条回采巷道变为不需要掘进回采巷道,实现N个工作面开采,结束了要出煤必须先掘进回采巷道的历史。

2016年6月,N00工法及关键装备被写入《中国制造2025——能源装备实施方案》,成为未来10年进行技术攻关的煤炭采掘方法与装备之一。

                                   (来源:中国煤炭报)