厚煤层无煤柱自成巷110工法技术

来源：矿产资源节约与综合利用先进适用技术推广目录（第五批）

一、技术类型

煤炭资源高效开采技术。

二、适用范围

厚煤层开采。

三、技术内容

（一）基本原理

针对厚煤层长壁开采提出一种新的成巷技术方法，即厚煤层切顶卸压沿空自动成巷无煤柱安全开采技术（简称厚煤层110工法）。这种新的自动成巷方法通过改变传统长壁开采一面双巷模式，采用定向预裂切顶留巷技术，将上一区段工作面上顺槽维护保留，作为下一区段工作面回采的下顺槽，从而实现单面单巷开采，如图1所示。它具有能够消除邻近工作面煤体上方应力集中，减小采掘比，提高生产效率，减少资源浪费，避免因煤柱留设造成的煤与瓦斯混合突出、冲击地压、煤体自燃等地质灾害的发生，属于一种安全高效经济科学的开采新技术。

图1  长壁开采110工法示意图

（二）关键技术

1. NPR恒阻大变形锚杆（索）顶板支护技术；

2. 双向聚能张拉成型爆破超前预裂切顶技术；

3. “恒阻大变形锚索+单体液压支柱+U型钢”巷道围岩联合支护技术；

4. 切顶卸压自动成巷PU监测系统。

（三）工艺流程

厚煤层无煤柱自成巷110工法技术现场工艺流程如图2所示,主要工艺流程为：

1. 按所设计的支护参数进行巷道加强支护，施工NPR恒阻大变形锚索；

2. 超前工作面一段距离（不少于50m），施工聚能爆破钻孔，具体爆破孔施工参数应符合设计要求，根据现场条件，可与恒阻锚索施工平行作业；

3. 沿工作面推进方向，采用专用设备依次进行预裂爆破，形成预裂切缝线，爆破施工结束后需要对爆破效果进行统计整理，确保切缝效果；

4. 工作面架后及时进行临时加强支护，并进行临时密集挡矸支护，其中包括钢筋网、挡矸工字钢及挡矸单体的架设；

5. 随着工作面开采，顶板垮落并稳定后，回撤临时单体支柱，整理巷道并喷射混凝土，使其满足使用要求。

图2  主要工艺流程

四、主要技术指标

1. 率先实现国内首个厚煤层开采110工法试验项目；

2. 提出了以控制和适应大变形为特点的厚煤层110工法设计；

3. 研发了厚煤层110工法四条关键技术，即拉得住、切得开、下得来、护得好。

五、典型实例及成效

    陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司采用该技术，取得了较好的应用效果。自2016年3月试验开始到2016年5月底，在陕煤集团神木柠条塔矿业有限公司S1201工作面共进行了总长度840m的切顶卸压自动成巷现场施工，工作面的正常推进速度仍保持为10~18m/天，留巷段巷道顶底板移近量及两帮移近量均控制在10%以内，满足下个工作面回采使用要求，目前该技术正在陕煤化集团推广。以柠条塔煤矿为例，按照年生产能力1800万吨计算，综采工作面顺槽隔离煤柱宽度为20m左右，煤层平均厚度为4m，每年回采工作面推采总长度约为9000m左右，每年顺槽隔离煤柱损失煤量约93万吨，采用切顶卸压自动成巷无煤柱开采新技术无需留设煤柱，节约了煤炭资源，提高了资源利用率，为我国煤炭资源节约做出巨大贡献。

六、推广前景

    随着煤炭开采资源的减少，巷道围岩大变形问题引起的灾害事故愈加严重，尤其是顺槽巷道事故频繁发生。据不完全统计，顺槽巷道事故约占总事故的80%~90%，沿空顺槽巷道事故约占顺槽巷道事故的80%~90%。传统长壁开采121工法的留煤柱工艺受到挑战。基于上述原因，以切顶卸压自动成巷无煤柱开采技为核心的长臂开采110工法能够解决上述问题，通过在采空区侧定向切顶，切断部分顶板的矿山压力传递，进而利用顶板岩层压力，利用顶板部分岩体，实现自动成巷和无煤柱开采，形成切顶卸压自动成巷无煤柱开采技术，消除或减弱了顶板周期性压力，实现无煤柱开采，工人作业环境安全性大大提高。

厚煤层无煤柱自成巷110工法技术目前适宜在神府东胜煤田、陕北榆神煤田、宁夏灵武煤田及新疆哈密煤田等地区推广，这些地区煤层埋藏浅、赋存稳定、近水平、低灰、低硫、低磷、高发热量，开采条件优越，解决了顺槽巷道事故频繁发生的问题，开采效益极佳。同时，该技术具有显著的经济效益，在当前的煤炭经济形势下，降本增效、提高回收率是矿业技术变革的必经之路。大力发展无煤柱开采技术，对缓解煤炭经济行压力及矿区的可持续发展有重要意义，因此该技术具有广阔的推广应用前景。