稿件來源：《中國煤炭報》2021年11月11日4版
冀中能源辛安礦率先實施堆噴混凝土沿空留巷技術——
筑起一面“墻” 資源有保障
單一用途的煤礦井下用密閉墻，在冀中能源峰峰集團辛安礦被重新定義。通過骨料改良、優化材料混合配比，加高增厚的密閉墻替代了原本應有的采空區邊界保護煤柱，解放辛安礦11212-2煤柱工作面近4萬噸優質焦煤資源，一舉增效5000余萬元。
施工順利，采煤區區長殷張雷笑得開懷，“一天3米的堆噴混凝土沿空留巷推進速度，煤炭增收已成定局。”
方案確定一波三折
近年來，冀中能源深入挖掘優質煤炭資源潛力，實施精煤生產統一規劃、統一研發、統一調運、統一銷售、統一利用、統一考核、統一管理的研發格局和運行機制，形成了完整生產鏈和產業鏈，構建了精煤生產統一高效大格局。
作為冀中能源“大精煤”戰略生產鏈中重要一環，辛安礦低灰分、低硫分、高熱量、易洗選等特點的焦煤成為洗選、冶金等行業搶手資源。“辛安礦進入生產末期，資源稟賦已捉襟見肘。”礦長劉軍動擔憂，一旦原煤生產受限，將對冀中能源整個“大精煤”戰略形成影響，“通過科技手段延長礦井服務年限，是唯一出路。”
從2018年開始，辛安礦著手“找煤增量，謀久做長”。在當時112163運煤巷，他們初次嘗試超前爆破切頂卸壓+恒阻錨索+墩柱沿空留巷方法。“由于巷旁支護強度低，斷面留設較大，采空區封閉性差，大量墩柱出現歪扭、折斷，多次整修、補強支護，未能阻止變形持續增大的留巷圍巖。”總工程師王金濤的壓力，來源于厚煤層實施沿空留巷的技術瓶頸。
緊接著，他們引進時下盛行的柔模混凝土巷旁充填沿空留巷技術，同樣由于厚煤層適應性、采空區封閉不理想，充填后的墻體抗拉、抗剪能力較差而放棄。
“自己適用的，才是最好的。”王金濤說，得知太原理工大學井下堆噴工藝密閉墻技術具有承載性強、密封性好、施工快速高效、成本低廉等特點，且能轉做沿空留巷技術使用，他們決定在2#煤層11212-2運料巷做進一步實驗。
王金濤要解決的，首先是墻體抗壓、抗剪能力的達標。“留巷成功的關鍵，在于‘墻體’足夠支撐礦壓帶來的巷道頂板離層或下沉變形。”
難題破解觸類旁通
在煤炭行業，無煤柱開采并不新奇。運用堆噴混凝土沿空留巷工藝，配合超前切頂卸壓技術，實現沿空留巷無煤柱開采，卻可能首開先河。
堆噴施工前，技術科科長王波組織人員在井上制作了多個由砂石料、水泥、JCT-1噴射混凝土外加劑（由太原理工研制提供）等按設計比例配比并充分混合的混凝土模塊，送至河北工程大學做單軸抗壓強度測試。
結果令人大跌眼鏡。“一上壓力，模塊即粉碎。”殷張雷實在搞不懂，按照配比精心制作、細致養護的模塊竟如此不堪。
反復試驗，結果相同。問題出在哪？大家一籌莫展。
求助電話打回太原理工。了解情況后，技術人員給出答案：人工拌料配比難與噴漿機媲美，實驗模塊須在井下施工現場制作。
再次送檢，養護3天、14天的模塊承壓強度分別達到15兆帕、25兆帕。“普通單體液壓支柱的支護強度僅有11.4兆帕，結果超出預期。”殷張雷如釋重負。
應對剪應力破壞，王波也有辦法。堆噴墻體內外整體由2層鋼筋網“護體”，適當增加橫向連接鋼筋，墻體抗剪能力大幅提高；墻體中心巷道底板位置每隔1米打設2根錨桿，與澆筑的墻體融為一體，可防止頂板來壓時墻體發生滑移破壞。
“礦壓在線系統實時監測數據顯示，頂板來壓時墻體形變微乎其微。”王波說。
殷張雷面臨的難題也不少：噴漿機連續運行時間稍長，馬上“趴窩”；留巷作業緊跟工作面，矸石滑落時有發生，影響進度；噴漿作業粉塵超標，危害職工健康、影響設備運轉；如何實現堆噴墻體定時養護……
采煤區成立了技術攻關小組，實地認證加具體解決，“洋醫生”“土郎中”攻克了一個個難題。
2臺噴漿機輪流施工作業、檢修，確保1臺完好、備用；靠采空側應用木點柱+鋼筋網+風筒布方式施工，有效阻止矸石滑落、采空區漏風；噴漿管路尾部10米處改為有注水口軟管，80%水量提前與物料混合，其余20%水量仍由噴漿頭注入，粉塵下降70%；自制墻體霧化養護裝置。在墻體頂端鋪設軟管與霧化噴頭串聯連接，利用風動裝置每2小時對墻體實施20分鐘水噴淋養護。
技術工藝精益求精
自7月5日始，堆噴混凝土沿空留巷工藝應用至今，辛安礦已堆噴留巷150余米，安全生產原煤13萬噸，解放呆滯煤量0.77萬噸。帶來的減少掘進工作面數量、釋放掘進隊伍、縮短采掘銜接時間等利好逐步顯現。
嘗到甜頭的王波，干起活來勁頭更足了。他盤算著繼續優化工藝，降低成本，使“堆噴”工藝高效運行。
“混凝土墻體設計強度為C30，骨料石子直徑為30毫米。由于JCT-1噴射混凝土外加劑的作用，石子被優化為10毫米。”為了增加墻體抗壓抗剪能力，王波將水泥、石子、沙子、外加劑1：1：2：0.1配比調整為1：1.5：1.5：0.1，并在墻體內添加錨桿做配筋，“經過實測，3天、14天養護模塊的承壓強度分別為19.43、29.1兆帕，受力強度大幅提升。”
在生產現場，采煤區技術創新帶頭人、副區長郭蘭印帶領工友連續攻關。
他和機電工長陳麗軍正馬不停蹄安裝新設計的噴漿機提前注水管，方便下個班組施工。“我們將原來直徑6毫米的1個注水口，調整為直徑10毫米的8個注水口，進水霧化更細密。”郭蘭印有信心把施工現場粉塵發生率再降15%。
一個班下來，堆噴班班長孔祥虎對改良的噴頭贊不絕口，“省水不說，骨料粘稠度合適了，出料‘順滑’了。”
他還說，前不久郭蘭印發明的“吊線堆噴”法，在3.6米高的墻體上下平均布設5排吊線，墻體堆噴厚薄均勻，“你看，像不像長城？”超產的孔祥虎指著墻體呵呵笑。
“下一步，我們將通過減少施工中運料次數、利用廢舊物料充填等舉措，加強主動支護、提高支護強度、縮小支護寬度，確保堆噴混凝土沿空留巷工藝投資少、見效快、收益好。”劉軍動安排殷張雷外出考察大流量噴漿機，“工效提升1倍指日可待”。
（王海 王利國 張波）