西科大科研团队采空区人工再造充填体助力煤炭安全生产

榆林朱家峁矿地表沟壑纵横、煤层埋藏深度浅，属于我国西部矿区典型的地质条件。在2021年10月，工作面曾发生第一次强矿压事故，现场压架42架，沿工作面煤壁处顶板整体切落并延伸至地表，形成地表台阶下沉、工作面支架立柱急剧下缩等强烈的矿压显现。强矿压孕育时间极为短暂，为0.5-1.5个小时左右，现场无法及时采取高效的防控措施。两天后工作面再次发生压架事故（63架），2次灾害均发生在沟谷上坡段，矿井停产达2周之久，矿方直接经济损失达数亿元，且后续存在同样地质条件的工作面开采及接续，直接影响煤炭安全生产与保供。

 

 

地表沟壑顶板切落、支架压死地表台阶下沉

 

 

西安科技大学西部能源绿色低碳开发研究团队负责人来兴平教授为解决这一重大难题，组织研究团队赶赴现场，深入一线。当时正值西北寒冬，团队成员单鹏飞教授与顾合龙副教授在朱家峁煤矿郭中安总经理的带领下一起到了1305工作面压架现场，看到事故现场有100多台支架压架，感到触目惊心。

来兴平教授在现场勘查后提出“先制订临时方案，再优化具体方案”的指导思想，并亲自制定防控措施。科研团队成员主动请缨、扎根现场，迎难而上，知难而进，通过地质钻孔、水文、采掘等资料，考虑矿方现有条件，结合地表与井下的调研，通过理论计算与过往经验，创造性地建立了沟谷区多关键层单煤层强矿压显现理论模型，充分解释了井下与地表一系列灾害现象，并针对性的提出了采空区人工再造充填体的理念，通过降低低位关键层来压步距，促进特定高度顶板垮落的方法，将过往的“支架-围岩”支护系统转变为“折减荷载的支架-围岩-采空区矸石联合支护体系”，实现支架上覆荷载大幅度削减的同时，初步卸掉了工作面压力，受到了矿方各级技术人员与现场施工人员的一致好评。

 

 

 

 

 

 

2023年4月，该团队优化后的施工方案迎来了第一次严峻考验，此次为朱家峁煤矿1307工作面需要推过高达100m的上坡，较1305工作面上坡高度高出60m，也是该区域最高的上坡。过往经验表明此种情况工作面矿压显现更为强烈，造成的损失更大。为细化方案，精准掌握工程一线情况，团队师生连续跟班80余次，与施工人员、现场技术人员一起钻孔取芯，调研现场，分析数据，结合矿方条件，共同提出系列切实可行的施工方案，有效避免了防控措施实施对生产进度的影响，并协助矿方完善施工技术，优化科研条件。

优化措施实施后，工作面矿压得到了及时卸除，支架没有出现过载现象，采掘空间顶板保持了完整状态，煤壁没有出现崩落，地表也没有发生台阶下沉，工作面涌水量无明显增多。看到技术措施实施后的工作面卸压效果、地表没有出现台阶下沉，现场负责人，生产科、地测科各级领导与技术人员露出了久违的微笑。这有力证明了优化后防控方案经受住了现场的考验，形成了取得了经得起现场实践检验的重大创新成果。

西安科技大学是一所地矿、安全及相关学科特色鲜明的高水平大学。近年来，我校探索以企业为主体的产学研深度融合路径，积极响应“科学家+工程师”的结合模式，用大学的科研力量匹配企业需求。根据企业提出科研技术课题，我校科研团队进行有针对性的研究，做煤矿企业强有力的外部“智脑”，解决企业卡脖子”技术攻关等重点创新领域的相关难题，确保科研成果接地气、能落地，打通科研成果走向市场的“最后一公里”。

 

来源：西部富油煤