煤矿行业最火技术之一:110工法及N00工法介绍

时间:2019-09-09 15:10 来源:未知 分享到:

目前,煤矿行业最火的技术之一莫过于“N00工法”,先是被写进2016年6月21日三部委下发的《中国制造2025—能源装备实施方案》,而后在2016年9月份柠条塔煤矿S1201-II工作面开始正式试验。
“N00工法”是个什么先进技术,令大家备受关注呢?其核心是“切顶卸压自动成巷”技术,并由此形成了“110工法”,在“110工法”基础上进一步发明了“N00工法”,其主要发明人为何满潮院士,并由“中国矿业科学协同创新联盟”进行推广。创新联盟由创新载体(高校国家重点实验室、高新技术制造企业)和驱动载体(行业重点企业、行业大型企业)组成,不少业内骨干单位已经加入。
 
我们先介绍一下”110工法“,何院士的解释为”1个工作面、1条巷道、0个煤柱“。110工法的关键在于“拉得住、切得开、下得来、护得住”,即恒阻锚索能拉得住上覆岩层基本顶,聚能爆破装置预裂顶板时能切得开顶板形成裂缝,采场周期来压时顶板能沿着预裂顶板时切开的裂缝下来,自动成巷后巷道能护得住。
 
 
 
 
 
上图为切顶卸压自动成巷动态模型。
 
 
 
 
 
 
 
 
上图为切顶卸压自动成巷原理。
其核心步骤如下:
第一步是利用恒阻锚索对巷道顶板加强支护,以保证随后预裂顶板、切顶时不影响自动形成的巷道质量;
 
 
 
 
 
 
第二步是利用切缝钻机施工爆破钻孔,聚能爆破装置超前预裂顶板,在顶板形成裂缝;
 
 
 
 
 
 
 
 
 
上图为切缝钻机施工预裂爆破孔。
 
 
 
 
 
 
 
上图为聚能爆破原理。
第三步是利用矿山压力在采场周期来压时沿顶板裂缝自动实现沿空切顶,将顶板切落下来,切落的顶板形成巷帮,同时借助岩石碎胀系数使岩石破碎后的体积增大为原来的1.3倍,压实并隔断采空区,从而自动形成下一条回采巷道。
 
 
 
 
上图为某矿实际施工完成的切顶留巷巷道。
具体施工起来要考虑很多因素,比如要考虑留巷体是否漏风、采空区有害气体、留巷段的矿压等,可借鉴某大型煤炭集团总结的详细施工步骤,见下图。
 
 
 
 
 
 
110工法变被动“支”为主动“切”与“支”,使矿山压力变害为利。据何满潮院士介绍,110工法带来的是煤炭开采观念的转变:
一是“五个利用”,即利用矿山压力,利用顶板岩体,利用原有支护,利用原有巷道或者利用已有的采场空间,利用岩石碎胀系数;
二是实现“三个减弱”,即减弱周期来压,减弱采空区瓦斯,减弱煤层自燃;
三是实现两个目标,即自动成巷,无煤柱开采。
 
 
 
 
 
 
上图为某矿的110工法留巷布置方案图。
110工法的升级版是N00工法,可以使工作面由掘一条巷道变为不掘巷道,彻底实现采煤与掘进的统一。”N00工法“何院士的解释为”1个采区的N个工作面、0条巷道、0个煤柱“。
如何实施”N00工法“呢?我们可从何院士的发明专利一探究竟。(具体可参见《长壁开采N00工法通风系统》,专利申请公布号:CN105275487A)
下图为未开采前的通风系统图。即由井口段1,经首采面上顺槽2,大切眼段5,回风巷6,回风下山通道7构成通风系统。(10为盘区,11为采面)
 
 
 
 
 
 
 
 
下图为”N00工法“实施后的通风系统图,即由井口段1,经首采面上顺槽2,工作面3,留巷形成的下顺槽4,大切眼段5,回风巷6,回风下山通道7构成通风系统。(10为盘区,11为采面)
 
 
 
 
 
 
 
 
目前,陕煤化柠条塔煤矿已于2016年9月实施世界上首个”N00工法“采煤工作面,并配套了新型端头支架、新型刮板机等,目前已成功推进300余米。
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
井下实际留巷效果图。
 
 
 
 
 
 
 
总结:110工法及N00工法是未来煤炭行业最有前景的技术之一,具有显著优势,一方面可以大幅降低综采工作面掘进成本,另一方面无煤柱开采大大提高了资源回收率。
但是,110工法和N00工法有其特定的适应条件,并非所有条件均适用于大厚度深孔卸压爆破,并且需要提前做好地质物探工作。

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