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煤礦行業最火技術之一:110工法及N00工法介紹

時間:2019-09-09 15:10 來源:未知 分享到:

目前,煤礦行業最火的技術之一莫過于“N00工法”,先是被寫進2016年6月21日三部委下發的《中國制造2025—能源裝備實施方案》,而后在2016年9月份檸條塔煤礦S1201-II工作面開始正式試驗。
“N00工法”是個什么先進技術,令大家備受關注呢?其核心是“切頂卸壓自動成巷”技術,并由此形成了“110工法”,在“110工法”基礎上進一步發明了“N00工法”,其主要發明人為何滿潮院士,并由“中國礦業科學協同創新聯盟”進行推廣。創新聯盟由創新載體(高校國家重點實驗室、高新技術制造企業)和驅動載體(行業重點企業、行業大型企業)組成,不少業內骨干單位已經加入。
 
我們先介紹一下”110工法“,何院士的解釋為”1個工作面、1條巷道、0個煤柱“。110工法的關鍵在于“拉得住、切得開、下得來、護得住”,即恒阻錨索能拉得住上覆巖層基本頂,聚能爆破裝置預裂頂板時能切得開頂板形成裂縫,采場周期來壓時頂板能沿著預裂頂板時切開的裂縫下來,自動成巷后巷道能護得住。
 
 
 
 
 
上圖為切頂卸壓自動成巷動態模型。
 
 
 
 
 
 
 
 
上圖為切頂卸壓自動成巷原理。
其核心步驟如下:
第一步是利用恒阻錨索對巷道頂板加強支護,以保證隨后預裂頂板、切頂時不影響自動形成的巷道質量;
 
 
 
 
 
 
第二步是利用切縫鉆機施工爆破鉆孔,聚能爆破裝置超前預裂頂板,在頂板形成裂縫;
 
 
 
 
 
 
 
 
 
上圖為切縫鉆機施工預裂爆破孔。
 
 
 
 
 
 
 
上圖為聚能爆破原理。
第三步是利用礦山壓力在采場周期來壓時沿頂板裂縫自動實現沿空切頂,將頂板切落下來,切落的頂板形成巷幫,同時借助巖石碎脹系數使巖石破碎后的體積增大為原來的1.3倍,壓實并隔斷采空區,從而自動形成下一條回采巷道。
 
 
 
 
上圖為某礦實際施工完成的切頂留巷巷道。
具體施工起來要考慮很多因素,比如要考慮留巷體是否漏風、采空區有害氣體、留巷段的礦壓等,可借鑒某大型煤炭集團總結的詳細施工步驟,見下圖。
 
 
 
 
 
 
110工法變被動“支”為主動“切”與“支”,使礦山壓力變害為利。據何滿潮院士介紹,110工法帶來的是煤炭開采觀念的轉變:
一是“五個利用”,即利用礦山壓力,利用頂板巖體,利用原有支護,利用原有巷道或者利用已有的采場空間,利用巖石碎脹系數;
二是實現“三個減弱”,即減弱周期來壓,減弱采空區瓦斯,減弱煤層自燃;
三是實現兩個目標,即自動成巷,無煤柱開采。
 
 
 
 
 
 
上圖為某礦的110工法留巷布置方案圖。
110工法的升級版是N00工法,可以使工作面由掘一條巷道變為不掘巷道,徹底實現采煤與掘進的統一。”N00工法“何院士的解釋為”1個采區的N個工作面、0條巷道、0個煤柱“。
如何實施”N00工法“呢?我們可從何院士的發明專利一探究竟。(具體可參見《長壁開采N00工法通風系統》,專利申請公布號:CN105275487A)
下圖為未開采前的通風系統圖。即由井口段1,經首采面上順槽2,大切眼段5,回風巷6,回風下山通道7構成通風系統。(10為盤區,11為采面)
 
 
 
 
 
 
 
 
下圖為”N00工法“實施后的通風系統圖,即由井口段1,經首采面上順槽2,工作面3,留巷形成的下順槽4,大切眼段5,回風巷6,回風下山通道7構成通風系統。(10為盤區,11為采面)
 
 
 
 
 
 
 
 
目前,陜煤化檸條塔煤礦已于2016年9月實施世界上首個”N00工法“采煤工作面,并配套了新型端頭支架、新型刮板機等,目前已成功推進300余米。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
井下實際留巷效果圖。
 
 
 
 
 
 
 
總結:110工法及N00工法是未來煤炭行業最有前景的技術之一,具有顯著優勢,一方面可以大幅降低綜采工作面掘進成本,另一方面無煤柱開采大大提高了資源回收率。
但是,110工法和N00工法有其特定的適應條件,并非所有條件均適用于大厚度深孔卸壓爆破,并且需要提前做好地質物探工作。

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