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水害、瓦斯、冲击地压……如何筑牢煤矿安全防线?这里有新方!

发布时间 2020-06-12  来源:

今年6月是第19个全国安全生产月,其主题为“消除事故隐患,筑牢安全防线”。在当前常态化疫情防控、灾害多发频发情况下,煤炭企业如何保障煤矿安全生产,应对新挑战?本报特邀部分煤炭企业高层管理者,结合企业实际,从水害、瓦斯、冲击地压等方面,谈谈体会与举措,以飨读者。

“1234567”综合体系 精准全面治理瓦斯

令狐建设 阳煤集团总工程师

山西阳泉矿区是我国典型的高瓦斯矿区之一,瓦斯储量大、应力高、分布范围广,赋存瓦斯的煤层普遍存在碎、软、低、渗情况,局部甚至存在复杂瓦斯构造、瓦斯与火复合等灾害,严重制约煤矿安全生产。

面对这一猛虎,阳煤集团依靠科技攻关、科学管理补短板,逐步摸清了瓦斯的脾气、掌握了伏虎的好方法。特别是近几年来,基于矿区煤层瓦斯差异化赋存特点,阳煤集团建立了极具特色的“1234567”瓦斯治理综合体系,即坚持“一矿一策、一面一策”一个原则,围绕防突出与防灭火两项工作重点,进一步强化通风、抽采、监测三大系统并重运行,重点考核瓦斯抽采钻孔进尺、抽采量、以岩保煤巷、通风抽采重点工程四项指标,落实集团通风、防突、地质、机电、通风监察五个业务部门的工作职责,严格管控巷道贯通及调改风、突出煤层揭煤、井下电氧焊、瓦斯排放、初采瓦斯治理、末采和过构造期间防自然发火六个关键环节,全面推广应用“7+3”创新模式(7项瓦斯治理技术+3项管理手段),彻底扭转了瓦斯治理被动局面。同时,我们配套设置了相关机构和制度体系,进一步提升了瓦斯治理队伍素质和工作质量。

通过综合治理,阳煤集团杜绝了各类瓦斯事故,大大提高了采掘效率,煤层气抽采及利用量逐年递增并成为企业利润新的增长点。据初步估算,卓有成效的瓦斯治理为阳煤集团创造直接经济效益逾20亿元。

目前,我们把瓦斯治理工作重心放在科研创新上,搭建了产学研用创新平台,与顶尖科研人才开展跨学科、跨领域合作,吸纳面波勘探、大数据运算、5G通信和智能制造等新科技成果,探索创新瓦斯富集区精准探测、智能型安全监测监控、瓦斯治理精准施策工艺及装备等。

今后,我们将继续加大瓦斯治理力度,夯实基础、强化过程管理、创新治理手段,构建大超前、大安全瓦斯治理新格局,把阳煤集团打造成本质安全、高质量发展的典范。

 

加快科研转化拿下防治水关键技术

张党育 冀中能源集团总工程师

冀中能源集团在河北省内的矿井集中于邯郸、邢台地区,属华北煤田典型大水矿区,水文地质条件复杂,受煤系地层基底奥灰强岩溶含水层威胁严重,历史上发生过多起矿井突水事故。
2016年以来,我们围绕产业链部署创新链,依靠创新链提升价值链,深化产学研用协同发展,加大防治水关键技术研究力度,积极推广研究成果,取得显著成效。我们自主研发的奥灰水区域治理、矿井水害微震监测预警等技术成果处于国际领先水平。

针对大采深高承压水矿井井下钻探作业安全难以保障、微小型底板隐伏陷落柱难以探明等难题,我们树立了“区域超前治理”的防治水理念,实施了奥灰水区域治理技术,应用先进的地面多分支水平定向钻探技术和径向射流造孔技术,对奥灰顶部或煤层底板薄层灰岩含水层进行了区域注浆改造,收到良好效果。随后,这项技术被列入行业标准,写入2018年9月1日颁布的《煤矿防治水细则》。

我们研发的矿井水害微震监测预警技术是从分析微震事件的时空聚集及变化规律、确定岩石破裂发育的时空轨迹入手,对导水通道形成过程及突水风险进行研判,建立了以微震数据处理、分析为核心的“1+N”工作模式,通过高灵敏度微震检波器,采集信号并进行时空定位处理。

根据矿井水害微震监测预警技术,我们又建成了以河北煤科院为数据中心、连接30处至40处矿井的微震监测网络系统。在该系统中,每处矿井都是独立的采集单元,其采集到的数据通过井下环网、地面互联网,实时连续传回数据中心。根据水量监测、微震监测等数据变化,该系统自动启动预警判别系统,实现井下水害事故的智能预警。但凡出现预警信息,该系统会以声音、图像方式报警,并通过手机推送给相关人员,为抢险救灾提供决策依据。目前,此技术已在冀、内蒙古、皖、晋等地的16个矿区、30个工作面推广应用。

今年,我们将继续加强煤矿水害预警及防治工作,深入排查汛期煤矿水害风险隐患,推动各单位树立安全发展理念,压紧压实安全生产责任,切实维护职工生命财产安全。

 

建智能露天矿  硬件软件全面升级

王祥生 中煤集团平朔公司 党委书记、执行董事

上世纪80年代,中煤集团平朔公司引进了世界先进的露天开采工艺和装备,推动了我国露天矿开采工艺和装备的重大变革,为提升煤炭行业的安全生产水平做出了重要贡献。进入新时代,我们又积极推进露天矿智能矿山建设,将“无人则安、少人则安”的理念逐步变为现实

我们构建了矿区三维地质地理信息系统。针对二维与三维地质软件系统并存、地理信息碎片化,无法与卡车调度系统互联互通等情况,我们将分散、零碎的地质地理信息整合在一个平台上,实现了地下、地面信息“一张图”,并通过无人机测量、三维激光扫描技术定期更新,使露天矿的防治水、采空区探测、边坡监测等技术更加精准,提升了应急救援能力。

基于5G技术,我们建立了智能安全监控系统,通过高清摄像头+智能识别,实现了“三违”监控与智能识别隐患;建立了设备故障实时诊断系统,能够实时检测主要采矿设备运行情况,并将出现的故障实时上传,确保设备时刻处于稳定运行状态。
与此同时,我们建设了智能露天矿示范基地。中煤集团将大型露天矿智能卡车无人驾驶、钻机操控无人值守技术研究与应用列入2020年重点科技项目,利用我们下属的露天矿遗留的采坑,建设智慧矿山测试基地,模拟露天矿不同气候条件下的各种作业场景,开展钻机操控无人值守、卡车无人驾驶等试验。今年,我们计划改装一辆卡车,让其实现采装、运输、排土无人驾驶;改造一台钻机,让其实现钻机自主行走、高精度定位和钻孔,保障采空区探测作业安全。

在充分进行科学试验的基础上,我们将选择条件较好的平朔东露天矿,建设智能矿山示范基地,进一步推动露天矿开采工艺和装备从机械化向信息化、智能化迈进。

 

盯住勘查与采掘靠科技治理油型气

雷贵生 陕煤集团黄陵矿业公司党委书记、董事长

陕煤集团黄陵矿业公司位于陕西省延安市黄陵县境内,矿区属黄陇侏罗纪煤田,受鄂尔多斯盆地煤炭、石油、天然气等多种矿产资源共生、伴生地质条件影响,黄陵矿区的矿井为煤、油、气共生矿井。油型气不同于煤层气,是由腐泥型有机质在不同热演化阶段中形成的天然气,气体成份以甲烷为主,含有重烃气,具有突发性、隐蔽性、涌出量大等特点。黄陵矿业公司在煤炭开采过程中多次发生围岩油型气异常涌出现象,其中一次24小时累计涌出量超过21万立方米。

近年来,我们坚定油型气“可防可控”,根据矿井实际情况,集成创新、综合治理,建立了科学有效的油型气勘查与技术体系,依靠科技治理油型气。

在实际操作中,我们通过地面钻探勘查、井下绳索取芯勘查等综合勘查技术,基本查明了油型气储集层分布情况,掌握了黄陵矿区油型气赋存与涌出规律,建立了基本的油型气赋存与涌出理论体系,提出了煤、油、气共生矿井采掘工作面超前预置钻孔法,总结出“两堵一注”封孔及抽采孔压风排水等煤层底板油型气抽采钻孔施工工艺,创建了油型气立体综合治理的黄陵模式。我们建成了全国首个井下固定瓦斯抽采泵站,引进千米定向钻机,采取采空区卸压抽采、掘前预抽、边掘边抽、采前预抽、区域预抽等措施,实现了高瓦斯矿井低瓦斯开采。

与此同时,我们联合科研院校开展油型气防治技术研究,加大对油型气综合勘查与预测、精准抽采、监测监控等方面的攻关力度,取得了一系列突破性的成果。其中,黄陵矿区煤、油、气共生矿井油型气(瓦斯)防治技术项目荣获中国煤炭工业协会2018年科技进步奖一等奖。该项目可有效治理油型气,实现油型气治得住、治得准、治得省。

目前,黄陵矿业公司已经有效消除了煤、油、气共生矿井生产中的油型气威胁,油型气灾害最严重的二号煤矿连续6年实现瓦斯零超限。我们的油型气治理措施填补了我国对煤矿油型气理论认识、监测监控和治理技术的空白,对于保障煤、油、气共生矿井的安全高效开采具有重要意义。

 

源头立体防控消除冲击地压灾害

李佃平 兖矿集团副总经理、安监局局长

2018年10月,山东龙郓煤业有限公司发生冲击地压事故之后,国家、山东省委省政府对冲击地压防治工作作出一系列部署要求,重视程度之高、措施要求之严、推进处置力度之大前所未有。

兖矿集团严格执行国家煤监局、山东省委省政府的有关规定,坚持“区域先行、局部跟进、分区管理、分类防治”原则,遵循“优化设计、科学布局、超前卸压、冲击可控、有冲无伤、有冲无灾”思路,坚持“管理、技术、装备、培训”并重,坚持“一矿一策”“一面(一头)一策”,做到灾害治理论证充分、方案可行、过程严控、效果达标。

我们成立了各级冲击地压防治领导小组,健全了防冲管理机构和专业防冲队伍;完善冲击地压防治技术规范、冲击地压防治工作“十条硬性规定”等制度;严格落实“三限三强”防冲措施,把矿震等级控制在1.5级以下;加大装备设施配套和更新换代的力度,进一步强化安全保障体系。

我们按照冲击地压防治要求,全面调整冲击地压矿井生产开采布局,在具有冲击地压倾向性煤层中优先开采解放层;编制防冲五年规划和年度计划,超前评估冲击风险,编制冲击地压防治“一矿一策”实施方案,超前实施风险管控措施,并跟踪治理。
与此同时,我们根据工作面煤层特点,采用大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、高压水力致裂、断底预裂处理等方式实施卸压解危,利用钻屑法检验效果,确认无冲击危险后方可生产;加大两巷支护范围,全面增加冲击危险工作面的支护强度;严禁卸压施工与掘进工序平行作业,严格限定掘进工作面人员不超9人、采煤工作面人员不超16人。

此外,我们引进了石油工业的一些技术方法,选用了具有针对性的防治措施,持续开展工作面冲击地压实时在线监测预警、高压水力致裂等技术研究,发挥冲击地压防治研究中心和各矿实践基地作用,积极开展冲击地压防治科研工作和冲击地压示范基地建设,进一步提升防治技术研究能力。

冲击地压猛如虎,只要我们严格做好各项防控工作,就能牢牢把这只猛虎关进笼子里。

 

清除拦路虎提升防灾抗灾综合能力

徐开宇 国家能源集团乌海能源公司 党委副书记、总经理

国家能源集团乌海能源公司是一家具有60多年发展历史的老牌煤矿企业,所属煤矿受地质条件影响,存在水、火、瓦斯等灾害,其中瓦斯灾害严重。近年来,公司加大安全生产投入,采取了一系列行之有效的措施,提升了煤矿防灾抗灾能力。

2008年,我们引进了澳大利亚千米定向新技术及队伍,实施了煤矿新型瓦斯抽采项目,共施工长距离定向瓦斯抽采钻孔18.3万米。2010年年初,我们又成立了专业化钻探队和瓦斯抽采队,坚持以区域治理为主、局部治理为辅的瓦斯治理原则,从源头上治理瓦斯,通过采用定向长距离钻孔和常规钻孔相结合的立体抽采方式,提前对未开采区域进行区域性超期预抽,采取顶板高位钻孔、采空区埋管抽采等综合措施,实现了瓦斯抽采无盲区,工作面开采前瓦斯抽采达标,消除了瓦斯事故的发生。

近十年来,我们先后投入安全资金17.64亿元,建立了煤矿瓦斯抽采系统,累计施工瓦斯钻孔146.92万米,瓦斯抽采量3.86多亿立方米;优化了井下抽采系统,将原有抽后直排的抽采系统优化成井下各工作面联网,各抽采地点高、低负压分类管理的方式进行系统改造;新建地面瓦斯抽采泵站3座,配套瓦斯发电站2座,累积利用瓦斯超过1.35亿立方米;优化煤矿通风系统,为老石旦煤矿、路天煤矿、利民煤矿更换了节能主扇,封闭井巷近2万米,确保矿井通风系稳定可靠。

此外,我们陆续完善了矿井防灭火设施,新建、扩建黄泥注浆站3座,购置制氮机及配套管路,改造黄白茨煤矿、五虎山煤矿、公乌素煤矿的防灭火系统,大幅提升了矿井防灭火能力。同时,各煤矿均建有以人工检测、色谱分析、束管监测和安全监控相结合的“四位一体”的火灾预测预报监测系统,实现矿井防灭火监测和综合分析。2019年,我们进一步升级了煤矿安全监控系统,使其能够更好地实现灾害预警功能。目前,公司所属各煤矿的防灭火系统已经健全且运行可靠,收到了良好效果。

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