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【煤科硬核】中国煤科开采研究院“人造解放层”防冲新技术受到全国观摩

发布时间: 2022-08-24

近日,国家矿山安全监察局组织全国安全监察单位、煤炭企业和专家赴陕西彬长矿区小庄煤矿和孟村煤矿现场观摩了“人造解放层”防冲新技术。解放层开采是防治煤矿冲击地压最有效的手段之一,但是解放层开采条件苛刻,全国只有少部分冲击地压矿井具备解放层开采条件。针对大部分顶板控制型冲击地压矿井只开采一层煤,无解放层开采的问题,中国煤科开采研究院于2018年在全国首次提出顶板千米顺层钻孔区域压裂“人造解放层”防冲理论与技术。

“人造解放层”防冲卸压系统

该技术针对冲击地压局部卸压范围小,连续性低,作业风险高等问题,以提供冲击启动载荷源的硬厚顶板为靶点,建立煤层厚硬顶板地面、井下水平孔分段区域致裂卸压系统,开展顶板千米顺层钻孔区域压裂“人造解放层”区域卸压,实现了冲击地压建设矿井“先压后建”;冲击地压生产矿井“先压后掘、先压后采”。通过井上下提前破坏冲击危险区域上覆顶板的完整性,使得载荷向更完整顶板区域迁移,从而为井下掘进、回采提供低应力作业大环境,也使得冲击地压丧失启动的重要载荷条件。

“人造解放层”防冲新技术,卸压范围大、作用时效长、防冲作业安全性高,弥补了井下局部卸压不足。彬长矿区孟村煤矿中央大巷每月几乎发生一次冲击地压,2020年孟村矿“5.24”冲击地压事故发生后,开采研究院冲击地压课题组受邀于2020年7月对孟村煤矿中央大巷复合构造区的冲击地压灾害开展“人造解放层”防冲新技术应用。通过在井下实施5个超长水平分段压裂钻孔,使复合构造区5条中央煤层大巷上方40m的砂岩顶板中形成“人造解放层”。该技术实施后,压裂区微震频次降低了44.3%,微震能量降低了83.3%,截止目前,未发生高能冲击事件。

为进一步提高“人造解放层”的解放强度,开采研究院陆续在彬长矿区孟村煤矿401102工作面、401103工作面,小庄煤矿40302工作面,中煤能源大海则煤矿20101工作面开展地面区域压裂 “人造解放层”开采防冲技术研究。在实施“人造解放层”开采的区域,高能微震事件明显降低、低能微震事件增加,丛集效应弱化,开采扰动范围和强度也明显减小,同时周期来压强度降低,工作面片帮、巷道底鼓、两帮变形等矿压显现也极大缓和。截止目前,区域压裂“人造解放层”技术已陆续在蒙陕矿区具有冲击地压和强动压现象的近20个矿井进行了推广应用。

因其显著的应用成效,引起国家矿山局关注,2022年8月11日,全国瓦斯与冲击地压灾害防治现场会在彬长矿区召开,陕西煤业化工集团进行了 “人造解放层”防冲经验介绍,会后国家矿山局组织全国煤矿安全监管单位、煤矿企业及有关专家对“人造解放层”区域防冲技术应用进行了井上下现场观摩,与会人员收获甚大。

 

当前,冲击地压防治仍属于探索性极强的世界性难题,区域压裂“人造解放层”可以实现顶板主导型冲击地压矿井“先压裂后建设、先压裂后掘进、先压裂后回采”,是一种区域性、超前性和主动性的源头防治冲击地压方法,为我国煤矿冲击地压和矿震灾害防治提供了一条新思路。


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