110工法学习总结

110工法（无煤柱开采技术）学习体会2019年9月目录前言..........................................................................................................................................21110工法概述..........................................................................................................................21110工法优点...........................................................................................错误!未定义书签。3110工法关键核心技术..........................................................................................................33.1110工法核心步骤.......................................................................................................34110工法转变煤炭开采理念..................................................................................................65拓展性学习............................................................................................................................65.2NPR材料.....................................................................................................................65.1N00工法......................................................................................................................7郭屯煤矿1303工作面地表移动变形规律研究技术总结报告附录5共69页第2页前言随着国内矿井开采年限和开采深度的增加，瓦斯、水害、压力等复杂情况逐渐凸显，采掘接替异常紧张，安全管理难度与日俱增。为有效解决以上难题，中国矿大合提出新采煤技术“110工法”，逐步在国内广泛开展切顶卸压沿空留巷无煤柱开采研究，以解决矿井生产接替紧张局面，实现单翼采区工作面无煤柱连续开采，为开展切顶卸压沿空留巷无煤柱开采提供技术和经验借鉴。1110工法概述1.1110工法介绍我们先介绍一下”110工法“，“110工法”即切顶卸压沿空自留成巷无煤柱开采新技术，何院士的解释为”1个工作面、1条巷道、0个煤柱“。110工法的其主要技术原理是通过顶板定向预裂切缝，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，使得回采一个工作面、只需掘进一个顺槽巷道、另一个顺槽巷道自动形成，真正实现无煤柱开采。工作面由“跳采”变为连续开采，且能够实现Y形通风，并有效降低巷道周期性压力，安全、经济效益十分突出，被业界誉为“第三次矿业技术变革”。1.2110工法核心步骤与传统的沿空留巷无煤柱开采技术相比，“110工法”一是将顶板按设计位置切落，切断了“砌体梁”或“传力岩梁”的压力传递,即切断了顶板的应力传递，成功转化为“切顶短臂梁”；二是改变和优化了经典的围压分布规律，避免了采空区侧煤体受到回采动压的影响，从而保证了煤体的完整性。三是减少了顺槽巷道掘进量50%（煤矿万吨掘进率减少50%），缓解了工作郭屯煤矿1303工作面地表移动变形规律研究技术总结报告附录5共69页第3页面接续紧张；四是利用矿压和围岩运动，自动成巷，实现无煤柱开采；五是新形成的巷道处于矿山压力的卸压区，解除了高应力环境的威胁，使得巷道变形量减小，易于维护，对于底鼓的治理效果显著；六是老顶破断引起的周期性压力减缓或消失；七是由于切缝采动期间超前压力大幅度减小；八是临空岩柱压力小和围岩完整性好；九是消除了采空区瓦斯的威胁,降低了防灭火的难度。2110工法关键核心技术2.1110工法核心关键核心在于“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。2.2110工法技术“110工法”关键技术的主要工序是恒阻大变形锚索的安装、顶板预裂爆破钻孔及顶板预裂爆破，均为超前施工，且可以平行作业，不影响回采速度，能够实现高效回采，工作面回采之后的挡矸处理也非常简单。“110工法”工艺流程简单，并没有改变现有的技术使用的工具，也没有改变现有的采煤工艺，相比传统的留巷方法，施工速度快，工艺简单，工人劳动强度低。采用“110工法”留巷可回收煤柱呆滞煤量，由此带来的经济效益无疑是非常可观的。2.3110工法步骤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。锚索恒阻力达到20t-50t之间，延伸量达到0.3-1.0m，可充分适应冲击大变形对延伸量的要求，解决了锚杆索变形断郭屯煤矿1303工作面地表移动变形规律研究技术总结报告附录5共69页第4页裂问题。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；第三步，待工作面推过后，按照设计的挡矸支护参数，及时在工作面端郭屯煤矿1303工作面地表移动变形规律研究技术总结报告附录5共69页第5页头架后方布置挡矸支护，包括单体支柱、工字钢（U型棚）、金属网等。第四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。除此之外，由于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。郭屯煤矿1303工作面地表移动变形规律研究技术总结报告附录5共69页第6页4110工法转变煤炭开采理念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。5拓展性学习5.2NPR材料何满潮院士团队长期开展负泊松比效应结构的（NPR）锚杆/索研究，并形成了具有自主知识产权的NPR恒阻大变形锚杆/索，并以此成果为关键的、重要的支撑，开发了110、N00工法，开始了第三次矿业革命。普通钢材断裂点在‘脖子’处，周边区域也明显变细，这种局部塑形变形会对工程造成很大危害，而NPR材料受力后，在横向上不是变细，而是一反常态地均匀变粗或者不存在‘脖子’颈缩现象，同时具备大变形能力。一般来说，强和韧两个特性像跷跷板的两端难以实现均衡，何满潮院士团队研郭屯煤矿1303工作面地表移动变形规律研究技术总结报告附录5共69页第7页发的NPR新材料克服了高屈服强度和高均匀延伸率的矛盾，实现了同时强和韧，同时该材料还具备无磁和抗强磁场磁化的特点，有望应用在煤矿行业、抗震结构、地下工程等。5.1N00工法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”。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。