《中国中煤报》:科技创新破解千米深井地压治理难题

日期:2025-06-21 文章来源:阜阳矿业 作者:高闯 点击数:

“新集公司在深井地压治理方面的积极探索和成功实践,对国内深井的安全开采具有十分重要的借鉴意义,要加强技术经验的总结与推广,为推动煤炭行业高质量发展作出积极贡献。”5月26日,国家矿山安全监察局党组成员、副局长周德昶到新集公司阜阳矿业调研地压治理工作,对该矿地压治理技术研究成果和取得的成效给予充分肯定。

面对巨厚松散层690米、薄基岩、软岩地质等世界级难题,新集公司历经十年接续创新,推动千米深井实现巷道失修率降至3%以下、巷修队伍从4000人大幅减至300人、吨煤成本从580元降至440元的跨越,其形成的“千米深井软岩巷道围岩控制成套技术”,成为全国同类矿井可复制推广的典型范例。

攻坚求索:向“新”发力。阜阳矿业埋深近千米,2011年建矿初期,阜阳矿业面临着近千米的开采深度,岩巷变形主要表现为全断面整体收缩,具有典型流变大变形特征,最长稳定期仅2年,地压问题成为横亘在前的“拦路虎”。该公司攻关团队,先后试验了高强U型棚、锚网索密集支护、钢管混凝土支架等十余种技术,却始终遭遇“短期有效、长期失效”的瓶颈。峰回路转又一村,攻坚团队在引入并拓展锚架充“三位一体”充填式复合技术,在中央采区及西翼开拓系统6000米巷道应用中首次实现围岩变形有效控制,项目斩获中国煤炭工业科学技术进步一等奖,为深部支护打开了新思路。2017年至今,该公司联合院士团队承担“十三五”国家重点研发计划,针对高应力、强采动、大变形难题,全面、系统地开展了千米深井巷道围岩大变形理论、巷道围岩“支护-改性-卸压”三主动协同控制原理及技术、超长工作面地压演化规律及7m大采高开采技术等研究工作,形成全流程主动防控链条,使巷道支护从“被动抗压”转向“主动防御”。

突出转变,善“治”创新。在十多年实践中,一是由普通支护向高强支护转变。锚杆屈服强度跃升至700兆帕,对关键参数全面升级,增加锚索直径提升预应力,运用高强度锚网+钢带梁+组合锚索支护技术,让巷道抗变形能力呈指数级增长。二是由单一支护向复合支护转变。一方面采用高强锚网索喷注复合支护,通过实施“四步法”改性;另一方面创新锚架充“三位一体”模式,实现载荷传递与变形控制的耦合协同。三是由单一强支向综合支护转变。先采用高强度锚杆锚索高预应力主动支护,再采用纳米改性无机有机复合注浆材料进行高压劈裂注浆,回采前选择合理层位进行切顶主动卸压,为巷道定制“主动防御系统”。四是由局部治理向与采掘布置深度融合转变。将矿井西翼采区优化为倾斜长壁采煤法,工作面仰采改俯采,并优化开采顺序,优化巷道施工方位与层位,优化大巷间距与保护煤柱,推进深井地压由局部治理向超前区域治理新模式转变。

精准治理,因巷施策。针对不同巷道的地质特征与功能需求,实施“一类巷道一方案”精准治理。一是在掘进巷道支护上,分类制定3种差异化支护方案。开拓岩巷采用锚架充“三位一体”的充填式高强复合支护工艺,准备岩巷以高强锚索梁联合喷浆、高压深孔注浆控制,准备、回采煤巷则用高预应力锚索梁协同控制等多种手段,攻克高应力软煤巷道变形难题。示范工程显示,巷道最大顶板离层量降49%,两帮位移量降72%,真正实现“一次支护到位、一次成巷”。二是回采工作面顶板治理。形成“远近互补、内外结合”的治理方案。远距离超前注浆。工作面前方扇形布孔,高压注浆加固顶板裂隙,提前筑牢安全屏障。促进近距离动态互补,对面内循环压茬注浆,煤层注水与两巷加固,顺层钻孔注水增强煤体塑性,锚索吊梁+注浆形成“井”字形加固,实现“巷修不进工作面”。140504工作面采用ZZ18000/33/72D型四柱支架,最大采高7m,是两淮矿区大采高装备的新突破,累计注水泥3135吨,商品煤回收率提升17%,作业人数从600人降至180人,保障了5煤大采高复合顶板工作面安全高效回采,成为行业标杆。三是修护巷道“逢修必注”,实现主动加固。针对失修巷道,采用高强锚网索梁+喷浆+高压深孔注浆,局部辅以锚架充复合支护,实现从被动抢险到主动加固的转变,10000多米系统巷道修护后通风负压大幅降低,生产环境得到根本改善。

站在新起点,新集公司将以地压治理为牵引,在支护理论上创新、支护机理研究、矿压规律上探索,突破支护材料和装备运用等方面推动协同创新和体系创新,开发顶板智能监测预警系统,向“以卸为先、卸支并重”方向发力,由目前“支得住”、“支得好”向“支得快”、“支得省”延伸,推动地压治理工作再上新台阶。

原载于2025年6月13日《中国中煤报》二版

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