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抓好防灾减灾救灾 护佑矿工生命安全

2021-05-13 09:36 来源:中国煤炭报 打印 字体:【

编者按

随着煤矿开采不断延伸,水、火、瓦斯、煤尘、顶板、冲击地压等灾害不断增加。全国防灾减灾日和防灾减灾宣传周来临之际,本报特邀请部分煤矿企业管理人员就煤矿防灾减灾救灾谈体会、说经验,以飨读者。

采取“三五一长”顶板支护举措

土城矿是贵州盘江精煤股份公司旗下的骨干矿井,1984年建成投产,井巷错综复杂,水、火、瓦斯、顶板、煤尘灾害俱全,顶板灾害突显。

近年来,我们在抓好“一通三防”、瓦斯治理的同时,把顶板管理作为安全管理的重要环节,不断探索新技术、新工艺,提高顶板管理水平,严防冒顶事故发生。

我们采取了“五联合支护”“五线管理法”“五级管理法”和长距离喷浆的“三五一长”顶板支护新举措。其中,“五联合支护”即“架棚铁背板+钢筋网+中空注浆锚索+喷浆+注浆”,是针对石门因采动影响、巷道矿压显现、返修周期短而采用的一种新型支护方法;“五线管理”即架棚巷道“左腰线+右腰线+中线+左卡缆线+右卡缆线”和锚网支护巷道“左腰线+右腰线+中线+锚杆锚索横向一条线+锚杆锚索纵向一条线”,形成一个抗压支护整体,有效提高巷道抗压能力;“五级管理法”即跟班队长,队长、验收员,分管副区长,区长,分管副矿长从下到上螺丝紧固五级管理,层层抓落实,杜绝螺丝松动现象;长距离喷浆是结合巷道实际,及时优化的一种远距离喷浆方法。同时,我们还对回采巷道进行索喷注支护,对局部顶板压力极大的巷道采取钢管混泥土支护。

在制定技术措施和编制采掘计划时,我们积极探索适合本矿地质条件和有利于顶板管理的设计方案,优化布置石门及主要巷道,从源头上增强顶板抗压能力;加强临时支护、敲帮问顶,严把支护质量关,并实行动态检查验收管理,做到工程质量不合格不验收。

通过推广应用一系列新工艺、新技术,我们矿顶板整体抗压能力增强了,巷道使用周期延长了,巷修队组投入减少了,还节省了综合支护费用。

(作者 杨勇 系贵州盘江精煤股份公司土城矿矿长,任利云整理)

完善冲击地压防治工作体系

黑龙江龙煤集团双鸭山矿业公司集贤矿井深近700米,是冲击地压、煤与瓦斯突出、水文地质类型复杂矿井,其中冲击地压灾害严重制约煤矿释放安全产能。2010年,集贤矿距离中一下采区9层六片下料道A10号点前51.5米处发生了一起冲击地压事件,造成风筒断裂,巷道严重片帮。

为进一步超前防灾减灾,保障井下职工生命安全,我们扎实推进矿井“四化”建设,不断完善冲击地压防治工作体系,采用新装备、新工艺、新技术提升灾害治理水平。

我们成立了防冲领导组织机构,增设防冲科、抽放区防冲队,配齐了防冲专业队伍;建立健全各项防冲制度,加大安全投入,安装微震监测系统,局部监测利用电磁辐射仪和煤体应力在线系统等设备,对防冲工作面及危险区域进行科学监测预警。

与此同时,我们先后与煤炭科学研究总院、山东科技大学合作,完成9号、16号、17号煤层的鉴定和矿井、水平、煤层、生产采区冲击地压危险性评价工作;与辽宁工程技术大学合作,开展集贤矿冲击地压地质动力区划与防治技术体系研究,划分冲击地压危险区、威胁区和无危险区,提出防治冲击地压的开采技术优化方案。

另外,我们利用微震监测系统和电磁辐射仪监测分析释放的能量,预报冲击地压发生的趋势及应力释放情况;应用110工法,实现无煤柱开采、超前切顶,发挥用顶板垮落充填巷道直至稳定减少上帮悬顶面积的优势,切断了直接顶压力传递,起到了超前泄压的作用,有效防治了冲击地压。

(作者 张后生 系龙煤集团双鸭山矿业公司集贤矿总工程师,本报记者王宁、通讯员刘辉整理)

多举措治理深部采区顶板灾害

城郊矿是河南能源化工集团永煤公司开发建设的第三处现代化大型矿井,地质储量7.5亿吨,可采储量4.02亿吨,年核定生产能力500万吨。2003年投产以来,城郊矿始终保持安全生产良好态势。但随着开采不断延伸,城郊矿深部采区逐渐出现围岩变形剧烈、巷道维护困难等问题,顶板灾害防治成为重点、难点和关键点。

为切实抓好顶板安全,我们主要采取了以下几方面措施。

主动锚固,超前加固。巷道设计和掘进期间,我们坚持高强度支护理念,一次支护到位,杜绝二次返修;通过锚杆锚索的主动锚固,提升回采巷道顶板岩体的强度、刚度以及承载能力、抗变形能力。

合理选型,高阻支撑。我们根据深部采区地质状况和赋存条件,用ZY6800型液压支架代替传统的ZY3800型液压支架,在较高的工作阻力和较强的切顶能力下,实现深部工作面采空区覆岩结构稳定、煤壁塑性区可控,能够经受住巷帮和煤墙顺层钻孔的扰动。

切顶爆破,主动卸压。通过定向聚能爆破技术,我们对巷道顶板及上覆岩层进行定向切割,切断应力传播途径,使二者有独立的变形特征,避免了临近工作面煤体上方应力集中,控制了采空区顶板垮落。

沿空留巷,顺序开采。我们大力推广110工法,实行顺序开采,避免出现孤岛工作面,消除了深部采区典型的顶板致灾因素,而沿空留巷为瓦斯、水害等重大灾害治理创造了空间、赢得了时间,显著提高了矿井整体防灾减灾水平。

智慧管控,减人防灾。我们率先在深部采区建成首个智能化采煤工作面,通过智能集控系统,实现了支架电液控制、随机拉架、记忆割煤、惯导定位调直等。

采取这些措施后,我们矿深部采区顶板灾害治理收到了良好效果,杜绝了零敲碎打事故发生,防范了冒顶压架、风流阻断、伤人毁物等。在中国科学院相关专家的技术指导下,我们在深部采区开发中成功留设了国内首条深井切顶卸压沿空留巷,吸引了众多煤炭企业前来考察交流,为全国深部煤炭资源安全开采提供了可行方案。

(作者 张文康 系河南能源化工集团永煤公司城郊矿矿长,通讯员解福舟、黄坤和本报记者郭义伟整理)

井上下立体化治理瓦斯

安徽淮北矿业集团芦岭矿瓦斯、水、火、顶板、煤尘灾害俱全,其中瓦斯灾害尤为严重。近年来,芦岭矿在瓦斯治理上秉承“煤与瓦斯突出是可防、可控、可避免的”“只有不到位的措施,没有治不了的瓦斯”的理念,明确“零超限、零突出”目标,积极采取地面采动井抽采卸压瓦斯、底板穿层钻孔预抽瓦斯、地面压裂井预抽瓦斯等措施。

经过探索实践,我们在井下开采煤层形成了“二水平底板穿层钻孔+二次强化冲煤卸压”和“地面采动井+定向长钻孔拦截”的瓦斯治理模式。通过立体化治理瓦斯,煤层瓦斯压力从3兆帕降到0.3兆帕以下,瓦斯含量从每吨20立方米下降到每吨3.5立方米以下,工作面采掘期间回风瓦斯浓度控制在0.2%以下。

在加强井下抽采的基础上,我们积极实施地面钻井抽采,建成地面水平分段压裂井。为解决瓦斯压力大、含量高,穿层钻孔施工喷孔风险高的问题,我们开展了钻孔喷孔机理研究,总结出一套“防喷六步法”管理模式,重点落实递进掩护、防喷抽采、错时穿煤等方法,确保抽采最大化、规范化、精细化、信息化,不仅规范了抽采标准,而且通过监控等手段,监督打钻全过程,全面提升了瓦斯治理水平。同时,我们积极攻关定向长钻孔新工艺,在定向长钻孔孔内下筛管过程中增加推进与导向装置,不仅快速将筛管下至孔底,而且单孔抽采能力提高了4倍以上;引进一台双履带式自动钻机,建成自动化钻探作业线,提高了钻探效率。

另外,我们积极开展瓦斯利用工作,坚持“应抽尽抽、应用尽用、以用促抽、抽用最大化”的总体要求,切实向瓦斯要安全、要效益。2020年,我们完成瓦斯治理钻孔35.1万米,瓦斯抽采量2536万立方米,瓦斯利用量1441万立方米,瓦斯发电量3188万千瓦时,实现了瓦斯零超限、煤层零突出。

(作者 朱建 系淮北矿业集团芦岭矿总工程师,王盟、徐燕萍整理)

密织顶板安全防护网

晋能控股煤业集团四台矿井田位于山西省大同市西27公里处,主要可采煤层为石炭系太原组8号煤层,年生产能力180万吨,服务年限15年。

我们现阶段主要进行石炭系开拓工作,安全管理的难点在顶板方面,原因在于煤层上方有一层4米至8米厚的炭质泥岩,因泥岩胶结性差,极易破碎,掘进期间容易发生冒顶事故。为此,我们在掘进巷道时使用锚杆、锚索联合支护,设计沿煤层底板掘进,因煤层厚度高于巷道高度,多数情况下采用留顶煤掘进工艺,便于顶板管理。由于井下煤层赋存不稳定,向背斜连续发育,煤层起伏较大且断层较多,裂隙发育,当我们揭露泥岩时,顶板管理难度增加。

为解决这一问题,我们采取了一系列具体的防灾减灾措施,从现场管理、隐患排查等方面入手,消除安全隐患。

我们积极开展顶板整治专项行动,要求施工验收人员严格把关,每班支护后利用声控力矩扳手对当天施工的锚杆预紧力进行逐根检测;每月进行顶板隐患专项评估,针对每条巷道的地质构造、采动影响等,组织技术人员分析研判,反复推算,确定适合巷道施工的最优设计方案;掘进巷道每隔10米施工探顶孔,详细记录顶板岩性,为掘进及回采提供支护依据,并按照正规循环作业施工。

同时,我们进一步加强日常顶板管理,确保锚杆、锚索的施工及网片搭接质量合格,定期开展锚杆、锚索拉拔试验,确保锚杆、索锚固力达到设计要求。当揭露泥岩时,我们会缩小锚杆、锚索间排距,及时调整锚索长度。若揭露断层或裂隙发育明显,以致顶板破损严重,我们则采取加强支护措施,必要时进行超前支护,即施工“钢针”,并根据实际情况,考虑是否进行架棚支护。

通过采取以上措施,我们不仅解决了原先存在的顶板问题,还大大提高了顶板支护水平。

(作者 许丁丁 系晋能控股煤业集团四台矿总工程师,吴玲、贾宏整理)

做好水害预测预警和综合勘探

国源矿业公司龙王沟矿是中国大唐集团第一个千万吨级特大型井工矿,井田面积41.3536平方公里,总资源储量13.68亿吨,其岩溶水补、径、排系统较复杂,受地形地貌、地层岩性、地质构造、地表水文网、岩溶网络等因素影响,水害威胁程度逐渐增加,水害防治成为龙王沟矿重中之重。

为进一步做好水害防治工作,我们构建了以水文微震、视频监控系统数据为主,水质化验、智能化供排水系统数据为辅的水害防治预测预警体系,实现了地面—井下水源信息的全方位、立体式监控预测预警,超前感知、提前预防水害;搭建了以真三维四维地理信息系统水害分析决策系统,实现水害防治数字化、透明化。同时,我们与华北科技学院等科研院校合作,共建了西部水害防治实验室,装备了西部水害远程专家会诊系统,实现了水害信息在线实时分析、会诊、决策。

在做好技术支撑的基础上,我们结合矿井实际,确定了“一化、两震、三钻、四电”的井上下多维度综合勘探手段,实现区域探查先整体后局部、由定性向定量的转变,保障了采掘作业的安全;根据水量大小、补给等参数差异,提出了不同条件下的选择性注浆封堵工艺;建立了水害防治量化安全评价指标,在采掘活动前,根据安全评价指标通过线上+线下专家评审,提升水害超前预防水平,通过“一面一分析一措施”动态技术管理体系,实现了不同水文地质条件下,水害防治技术的精准管控,利用日预警、周分析、月总结动态水害防治技术防控机制和全息智慧水文地质保障系统,实现了矿井水害防治的超前预警、联动分析。

通过采取以上水害防治措施,我们有效保证了矿井安全高效生产,为准格尔煤田特厚煤层高效开采提供了经验。

(作者 代业滨 系中国大唐集团国源矿业公司龙王沟矿副总经理,张海君、张义安整理)

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责任编辑:段萌

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