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人民日報客戶端:在兩層水中間采煤,看山能人“智取黃河北”!

作者: 許瀚藝  發布日期:2021年01月20日  來源: 山東能源

《人民日報》客戶端報道了山能臨礦邱集煤礦成功破解雙重灰巖承壓水威脅煤層開采的世界難題,為黃河北煤田下組煤開發提供了新路徑。



攻克“水患”難題  執掌下組煤開采密鑰

讓“天方夜譚”變成“現實版”


“智”取“黃河北”




新年伊始,地處德州北部齊河縣境內的邱集煤礦傳來喜訊:截至目前,該礦累計施工鉆孔40余組,完成治理面積2.0km2,解放優質資源儲量1700萬噸;2020年1-12月,商品煤產量、營業收入同比增長46.5%,47.6%,利潤同比增長90%以上。一舉扭轉邱集煤礦長期以來虧損、微利的被動局面,實現了安全開采、效益開采和可持續發展。


山東能源臨礦集團邱集煤礦下組煤的成功開采,破解了雙重灰巖承壓水威脅煤層開采的世界難題,闖出了黃河北煤田下組煤開發的新路子,為國內同類礦井開采提供了有益借鑒和可行樣本。




艱難抉擇,歷經坎坷志不移




黃河北煤田有著百億余噸的儲量,早在1978年就開始籌建的邱集煤礦,下組煤儲量近2億噸,但是由于受頂板四五灰、底板徐奧灰巖溶承壓水威脅,籌建過程一波三折。直到2003年12月才建成投產。


2004年,臨礦集團接管邱集煤礦后,把治水作為重中之重。同年,開始施工地面首個水文觀測孔。2005年,與中煤科工集團西安院合作進行礦井四五灰放水試驗。2006年,11煤石門距四五灰垂距5.5m處發生底板突水。由于突水通道難以查清,于2007年施工擋水墻進行了封閉。初試宣告失??!



執著不屈的臨礦人沒有被困難和失敗所嚇倒,攻克下組煤的信念矢志不移。為了邱集礦的未來,物探、鉆探、注漿、放水試驗的節奏始終不亂、探索攻堅的腳步依然鏗鏘。然而,由于受裝備、技術水平等方面的制約,11煤注漿改造工程始終沒有獲得突破。寒來暑往,幾經周折,個中滋味只有邱煤人的體會最深。


幾度風雨,幾度春秋。2016年上半年,邱煤煤礦到了生死邊緣,經濟可采儲量已不足50萬噸,并被列入“僵尸企業”。如不盡快在下組煤治水上取得突破、釋放儲量,礦井將被關停。


經過探測發現,11層煤平均厚度2米以上,地質儲量在6000萬噸以上,是優質的煉焦配煤,熱量是氣肥煤的近兩倍,經濟價值可觀。然而,一道天大的難題——水患,始終沒能攻克,成為橫亙在邱集礦和臨礦集團決策者們面前的“攔路虎”。由于受頂、底板承壓水威脅,水害防治成為制約礦井可持續發展的重大瓶頸。僅靠傳統治水辦法難以為繼且根本行不通。


生死關頭,何去何從?考驗著臨礦決策者的智慧和膽略。


如果按照“僵尸企業”關井,一關了之,那么一千多名職工怎么辦?6000萬噸優質焦煤以及受水患威脅的11層、13層近2億噸儲量豈不白白浪費,更何況所處的黃河北煤田賦存的下組煤優質資源百億噸之多。


“這種地質條件開采下組煤,沒有先例,不可能成功?!薄霸趦蓪铀虚g采煤,風險太大了,這不是天方夜譚嗎!”……種種議論和反對聲音不絕于耳。


一道迫切需要解決的“生死難題”,擺在臨礦決策層面前。時間不等人,下組煤開采迫在眉睫!


為了邱集的未來,為了再造一個“新邱集”,為了黃河北煤田的資源解放,臨礦集團領導經過審慎研究,最終拍板決定:組織各方力量向“11煤”發起挑戰。


一場決定邱集煤礦生死存亡的“攻堅戰”就此打響,一場制服水患、根治隱患的“阻擊戰”從此展開……


探尋“縛虎”術,為安全開采提供“護身符”




臨礦集團當機立斷,從集團層面成立專班,邱集煤礦成立了以總工程師武善元為首的水害治理攻關組,打破傳統慣性思維,以全新思路攻堅,全力攻克“水患”這一“攔路虎”。


攻關組首先對前期防治水工作和相關地質資料進行全面總結梳理,多次外出調研考察,經過反復研究商討、權衡風險,決定采用地面順層水平定向鉆探+高壓注漿技術對下組煤進行超前區域治理。



2016年7月,隨著D8孔第一鉆嵌入地層,一場艱苦卓絕的治水攻堅戰正式打響。


鉆硬巖、過軟巖,優方案、精注漿……,治水工程有條不紊,接續進行。攻關小組成員發揚“5+2、白+黑”精神,頂烈日、冒酷暑、戰嚴寒,為了一個共同目標,頑強拼搏、日夜堅守。  


地測專業出身的時任邱集煤礦總工程師武善元頂著巨大壓力,為了保住一千多名職工的飯碗,為了解放了11煤的使命,實現再創一個“新邱煤”的目標,他與攻關團隊一道爭分奪秒趕進度,不分節假日,沒白沒黑奮戰在生產一線、拼搏在鉆探現場,先后主持完成3次大型放水試驗,攻克了一個又一個難啃的“硬骨頭”。


隊員劉磊面對S5-5分支孔有可能會出現類似塌孔現象,與施工人員盯守現場,吃喝在工地,幾天不回家,與鉆探人員一道分析地層、巖粉、定向軌跡等情況,反復測試鉆探泥漿的性能,最終探索出用高標號水泥固結和非定向鉆探穿越泥巖段的方法,大大提高了鉆探效率。



他們還創新實施“梅花式”探查,持續完善探查治理標準,實施一段一策、一孔一策,實現了“精準注漿”。為解決扇狀水平鉆孔布置中鉆孔間距不均一、順層距離短、漿液擴散不均衡等問題,攻關組創新并實施的淺埋深等距水平孔技術,達到國內領先水平。為解決頂板四五灰硬度大、難垮落,大面積垮落會增大對底板的破壞深度,他們創新實施頂板灰巖全閉合預裂卸壓開采技術,并取得重大成功,這在國內外尚屬首次。


巷道順利揭露下組煤后,出現了底板孔水量大、地面注漿孔與巷道距離近等突出問題,于是,井上下聯合立體式治理新模式在攻關組的挑燈夜戰下應運而生。



2018年年初,經放水、壓水試驗、鉆探等手段證實初期的頂板四五灰帷幕效果不佳,有可能對井下采掘工程產生影響,此時各種沉寂的質疑聲又浮出“水面”。停,前期工作打水漂;干,國內沒有可借鑒的經驗。知之甚易,行之彌堅。攻關組統籌時間、效能、治理效果等因素,提出了對頂板四五灰帷幕補強的方案,繼續對其進行探查和注漿,封堵和加固邊界區域,進而達到治理效果。經過近三個月的工程實踐,效果初顯;半年后基本上解決了帷幕治理效果的問題,為試采工作面安全評價奠定基礎。


4年來,通過創新先后實施以頂底板同注、淺埋深地面順層等距離分支鉆孔和定向鉆進精準注漿技術“三大”核心技術,形成了“地質分析、區域治理、探注結合、動態預警、綜合防護”為核心的“五位一體”防治水技術管理體系,實現了黃河北煤田受頂底板雙重灰巖威脅煤層的安全開采,為國內類似條件下煤層開采提供了有益的借鑒、參考,產生了良好的經濟效益、社會效益。


智能化開采,如虎添“翼”




經歷了“生死劫難”“起死回生”的邱煤人清醒地認識到,依靠科技創新治水讓邱集獲得新生,要想實現礦井高質量發展,更需要科技興礦、科技保安,走智能化開采的路子。



借助于臨礦集團強力推進的工業3.0+升級改造重點工程和新舊動能轉換項目,邱集煤礦領導班子將敏銳的目光聚焦到智能礦山建設上。


“按照能源集團‘一提雙優’工作部署,我們把智能化建設作為‘一號工程’,著力構建工藝現代化、生產自動化、運行集控化、管理信息化、隊伍專業化新型生產模式,匠心打造智能化工作面”。臨礦集團副總經理、總工程師趙仁樂說。



2019年,該礦引進首套智能化工作面裝備,全力打造1101智能化工作面。智能化工作面集成了液壓支架電液控系統、采煤機智能化系統、語音通信系統、工作面視頻輔助系統與順槽集控自動化系統。工作面試運行后,整個系統達不到智能化推采要求,根據存在的諸多問題,礦成立了以機電礦長為組長的智能化工作面技術攻關研究小組,全面負責智能化工作面存在問題處理、生產工藝優化、系統操作及維護人員培訓等;技術攻關小組通過現場對不同生產工序連續跟蹤寫實,總結制定了處理問題和優化系統的有效方法,解決了跟機移架丟架、不能雙向進刀、三角煤無法自動記憶截割等關鍵性技術問題,并在國內外首次創新實施復合灰巖頂板全閉合預裂切頂卸壓及自成巷技術,實現了“以工作面自動控制為主,遠程干預控制為輔,一鍵啟停、記憶截割、自動跟機移架,工作面有人巡視、無人操作”的智能化生產新模式,達到了較薄煤層行業先進水平。


為確保安全開采,打造工作面的“銅墻鐵壁”,注漿環節尤為關鍵?!拔覀兡壳耙颜莆樟撕诵募夹g,通過優化鉆探設計和漿液配比,研發新型注漿材料,多煤層聯合開發,并引入競爭機制,科學壓縮工程招標單價等一系列有效措施,噸煤注漿成本大幅度下降,不僅實現技術上可行、安全上可靠,而且做到了經濟上合理,注漿改造成本跑贏了煤炭市場變化?!鼻窦旱V黨委書記、礦長王永寶介紹。



“無人則安、少人更穩”。該礦大力實施“三減三提”工程,努力打造自動化、智能化、少人化和無人化的“新四化”礦井。通過技術攻關和經驗摸索,人機匹配、設備操控熟練度大幅提升,人工干預率降到10%以下,單班實現常態化連續記憶割煤,打造形成了真正意義上的智能化工作面。工作面正常生產期間2人作業,同比減少14人;人工效率同比提高195.9%,達到國內同行業、同類型煤層先進水平。


“我們將在當前防治水技術基礎上,繼續加強對新技術的吸收、探索和應用,持續增強技術治理、科技保安能力,實現生產效率、礦井效益的革命性提升,著力打造黃河北煤田安全集約高效全國防治水樣板礦井和全智能化樣板礦井?!迸R礦集團黨委書記、董事長張圣國表示。


文:崔鑫  圖:閆之喜



編輯:張悅  投稿郵箱sdnywx@qq.com


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