隨著煤礦走向深部開(kāi)采，瓦斯災(zāi)害、頂板災(zāi)害、水害、火災(zāi)、熱害等級(jí)不斷提升，不同災(zāi)害疊加，治理難度陡增。為確保深部開(kāi)采安全，中國(guó)煤炭報(bào)特邀請(qǐng)部分煤炭企業(yè)相關(guān)負(fù)責(zé)人談思路、談經(jīng)驗(yàn)，以期為更多煤炭企業(yè)提供啟發(fā)和借鑒。

智能裝備先行

近年來(lái)，山東能源集團(tuán)兗礦能源與院士專家、專業(yè)院校合作，聯(lián)合開(kāi)展技術(shù)攻關(guān)，創(chuàng)造性地提出深部厚煤層工作面圍巖智能耦合控制理論，利用支架與圍巖強(qiáng)度、剛度、穩(wěn)定性耦合原理，從而實(shí)現(xiàn)煤炭開(kāi)采支護(hù)、綜采、運(yùn)輸智能協(xié)同的目標(biāo)。

基于這一理論，兗礦能源設(shè)計(jì)并制造了剛度和強(qiáng)度平衡、整體結(jié)構(gòu)自適應(yīng)、可信可靠的系列高端液壓支架，研制出國(guó)產(chǎn)智能化高端裝備控制系統(tǒng)，配套建成高端液壓支架大型結(jié)構(gòu)件機(jī)器人柔性智能化焊接車間、液壓支架全生命周期檢測(cè)檢驗(yàn)平臺(tái)等。在技術(shù)攻關(guān)、科技研發(fā)過(guò)程中，兗礦能源建成了山東省高端綜采裝備和智能開(kāi)采實(shí)驗(yàn)室，形成了完整的“理論攻關(guān)—高端裝備設(shè)計(jì)理論—智能加工—檢測(cè)檢驗(yàn)—工程示范”煤礦深部厚煤層智能開(kāi)采關(guān)鍵技術(shù)與高端裝備制造協(xié)同創(chuàng)新體系。這些技術(shù)和裝備具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，對(duì)提高開(kāi)采效率、提升智能化水平、保障安全生產(chǎn)等具有重要意義，為國(guó)內(nèi)煤炭資源安全高效智能開(kāi)采提供了堅(jiān)實(shí)保障。兗礦能源趙樓煤礦坐落于菏澤巨野煤田，井深905米，最深工作面達(dá)960米，是兗礦能源深部開(kāi)采立井之一。近年來(lái)，趙樓煤礦實(shí)施高可靠性、重裝備、自動(dòng)化以及精簡(jiǎn)人員的發(fā)展策略，全面推進(jìn)智能化建設(shè)。趙樓煤礦先后高標(biāo)準(zhǔn)建成7個(gè)示范型智能采掘工作面，成功實(shí)施了50余項(xiàng)智能化工程項(xiàng)目。其中，7304智能化工作面集成了支架電液控制系統(tǒng)、采煤機(jī)慣導(dǎo)系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、煤流變頻控制系統(tǒng)、智能泵站系統(tǒng)以及集控中心等，實(shí)現(xiàn)了采煤機(jī)記憶截割、支架自動(dòng)跟機(jī)移架、實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控以及遠(yuǎn)程遙控操作等，可常態(tài)化完全自主智能開(kāi)采。當(dāng)前，深部開(kāi)采面臨的災(zāi)害之一是沖擊地壓。兗礦能源先后投入1億余元，開(kāi)展沖擊地壓、礦震與地震相關(guān)領(lǐng)域的研究。兗礦能源與中國(guó)地震局、山東省地震局以及中國(guó)礦業(yè)大學(xué)等高校、科研單位建立了緊密的合作關(guān)系。先后進(jìn)行了《煤礦礦震發(fā)生機(jī)理及防控關(guān)鍵技術(shù)研究與應(yīng)用》《兗州礦區(qū)礦震災(zāi)害機(jī)理與防治技術(shù)》等課題研究，共同實(shí)施了一系列具有前瞻性、實(shí)用性的項(xiàng)目，為煤礦安全高效開(kāi)采提供了有力支撐。另外，兗礦能源專門建設(shè)了沖擊地壓防治實(shí)操培訓(xùn)基地，重點(diǎn)提高沖擊地壓礦井技術(shù)人員、職工防沖實(shí)操能力和專業(yè)素質(zhì)，使其掌握礦山地震、微震、應(yīng)力等監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的原理及應(yīng)用情況，規(guī)范鉆屑法、卸壓工程等施工標(biāo)準(zhǔn)及流程。（陳勇）

精準(zhǔn)施策防災(zāi)

河南能源永煤集團(tuán)所屬生產(chǎn)礦井19對(duì)，核定生產(chǎn)能力3109萬(wàn)噸/年。經(jīng)過(guò)40余年的高強(qiáng)度開(kāi)采，永煤集團(tuán)永城本部礦井淺部煤炭資源逐漸枯竭，已向深部開(kāi)采挺進(jìn)，其中埋深超800米的資源量超1億噸，部分礦井采深已達(dá)950米。永煤集團(tuán)將深部開(kāi)采作為一項(xiàng)重要課題，充分研究地壓、瓦斯等災(zāi)害治理難題，投入大量科研力量，綜合運(yùn)用先進(jìn)技術(shù)手段，有效提升了深部開(kāi)采安全水平和效率。在巷道掘進(jìn)期間，永煤集團(tuán)采用大直徑錨索、恒阻錨索支護(hù)技術(shù)，在巷道應(yīng)力集中明顯、大斷面硐室等變形嚴(yán)重區(qū)域引進(jìn)錨索束支護(hù)技術(shù)，有效控制巷道變形。在巖巷全面采用“先噴后錨+預(yù)留變形量讓壓二次局部補(bǔ)強(qiáng)”支護(hù)技術(shù)，斷面成型后先薄噴后支護(hù)，待礦壓穩(wěn)定后再?gòu)?fù)噴，有效解決了巷道收斂變形影響使用的難題。采用底板中空注漿錨索加固施工技術(shù)，即施工錨索后再進(jìn)行注漿，將底板裂隙注實(shí)，待水泥漿凝固后對(duì)錨索施加預(yù)應(yīng)力進(jìn)行張緊，取得了較好的支護(hù)效果。永煤集團(tuán)完善以總工程師為首的“一通三防”安全技術(shù)管理體系，對(duì)不同煤種、不同煤層、不同區(qū)域因?yàn)?zāi)施策，“分類、分區(qū)、分級(jí)、一礦一策、一面一策”對(duì)癥下藥。創(chuàng)新封孔工藝，在車集煤礦2616中底抽巷采用漿膠一體恒壓封孔工藝，鉆孔平均始抽濃度達(dá)89.3%、在抽濃度達(dá)80.6%。優(yōu)化抽采方式，在順和煤礦2405措施巷實(shí)施定向長(zhǎng)煤孔預(yù)抽煤巷條帶，持續(xù)8個(gè)月管路抽采濃度達(dá)到100%，平均純量每分鐘1.42立方米。綜合采用“壓風(fēng)吹孔查找漏氣+二次封堵+帷幕注漿+透孔疏通+減少接頭+節(jié)點(diǎn)抹膠”等舉措開(kāi)展鉆孔修復(fù)，使順和煤礦2406底抽巷單孔平均在抽濃度由37.1%提升至68.3%，車集煤礦2616中底抽巷干管瓦斯?jié)舛忍岣叩?/span>75%、氧氣濃度降至5%到7%，瓦斯治理效果顯著。永煤集團(tuán)永城本部礦井平均采深在500米以上，加上井下生產(chǎn)設(shè)備散熱等因素，極易產(chǎn)生高溫?zé)岷?。尤其在夏季高溫天氣，井下溫度普遍達(dá)到30攝氏度以上，相對(duì)濕度接近100%。對(duì)此，永煤集團(tuán)積極探索建立深部工作面通風(fēng)降溫、機(jī)械制冷、個(gè)體防護(hù)“三位一體”熱害防治體系，形成了“全礦井井口制冷+全采區(qū)閉式制冷+局部頭面開(kāi)式制冷”的井下制冷模式，在高溫?zé)岷^為突出的礦井安裝了17部井下制冷裝備，使采掘頭面溫度降低2攝氏度至8攝氏度、濕度降低12%至24%，極大改善了作業(yè)環(huán)境。（范子毅）

做好技術(shù)儲(chǔ)備

四川省煤炭產(chǎn)業(yè)集團(tuán)（以下簡(jiǎn)稱川煤集團(tuán)）現(xiàn)有生產(chǎn)礦井20對(duì)，核定生產(chǎn)能力1478萬(wàn)噸/年。川煤集團(tuán)所屬煤礦煤層賦存條件非常復(fù)雜，煤與瓦斯突出、高瓦斯礦井占比90%，水文地質(zhì)類型復(fù)雜與極復(fù)雜礦井占比40%，傾斜和急傾斜煤層占比73.3%，極薄煤層和薄煤層占比45.4%。川煤集團(tuán)20對(duì)生產(chǎn)礦井均采用平硐或斜井開(kāi)拓方式，目前開(kāi)采埋深為300米至600米。隨著開(kāi)采的不斷延伸，5年后大寶頂煤礦、鐵山南煤礦，10年后太平煤礦、花山煤礦將面臨600米至800米深部開(kāi)采難題。對(duì)此，川煤集團(tuán)的總體思路是加強(qiáng)科技治災(zāi)，加快智能化建設(shè)，提前做好技術(shù)儲(chǔ)備。如今，川煤集團(tuán)深部開(kāi)采主要面臨高應(yīng)力、瓦斯災(zāi)害、地溫地?zé)岬入y題。在高應(yīng)力方面，隨著開(kāi)采深度增加，地應(yīng)力、圍巖應(yīng)力、原巖應(yīng)力必然隨之增加，對(duì)巷道成型、錨網(wǎng)索支護(hù)、過(guò)地質(zhì)構(gòu)造等帶來(lái)壓力。因此，川煤集團(tuán)擬采取以下幾項(xiàng)措施。一是開(kāi)展地應(yīng)力測(cè)試。對(duì)深部開(kāi)采煤層進(jìn)行地應(yīng)力測(cè)試，找準(zhǔn)最大主應(yīng)力方向，合理設(shè)計(jì)巷道走向與斷面，避開(kāi)高應(yīng)力區(qū)域。二是建立應(yīng)力監(jiān)測(cè)預(yù)警系統(tǒng)。對(duì)深部開(kāi)采煤層建立沖擊地壓預(yù)警系統(tǒng)，超前預(yù)判應(yīng)力集中，減小應(yīng)力災(zāi)害。三是加強(qiáng)對(duì)關(guān)鍵層的控制。在淺部煤層回采時(shí)，利用切頂手段弱化老頂，減少應(yīng)力顯現(xiàn)。在深部煤層回采時(shí)，切頂應(yīng)延伸至關(guān)鍵層，弱化關(guān)鍵層的擾動(dòng)，減少高應(yīng)力顯現(xiàn)。在瓦斯災(zāi)害方面，隨著開(kāi)采深度增加，煤層瓦斯壓力增加，瓦斯災(zāi)害治理難度升級(jí)，對(duì)川煤集團(tuán)瓦斯治理提出更高要求。因此，川煤集團(tuán)擬采取以下幾項(xiàng)措施。一是超前抽采治理瓦斯。在深部煤層回采前、水平開(kāi)拓前，在地面或者上水平使用定向鉆機(jī)，對(duì)深部煤層瓦斯進(jìn)行超前抽采。二是科學(xué)合理優(yōu)化開(kāi)拓布置及采掘部署，采用保護(hù)層開(kāi)采、卸壓層開(kāi)采、穿層網(wǎng)格預(yù)抽等區(qū)域防突措施治理目標(biāo)煤層瓦斯。三是采用增透技術(shù)提高抽采效果。利用水砂壓裂或二氧化碳預(yù)裂、水力沖孔、水力割縫等手段，增加煤層透氣性，提高抽采效果，降低煤層瓦斯含量。四是利用頂板定向長(zhǎng)鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯、采用Y形通風(fēng)方式等優(yōu)化通風(fēng)系統(tǒng)，解決上隅角瓦斯超限難題。在地溫地?zé)岱矫?，隨著開(kāi)采深度增加，地?zé)嵝?yīng)越來(lái)越明顯，工人作業(yè)環(huán)境更惡劣。為此，川煤集團(tuán)擬采取幾項(xiàng)措施。一是增加工作面配風(fēng)。深部采掘工作面增加配風(fēng)量，對(duì)工作面起降溫效果。二是建設(shè)智能化工作面。在深部采掘工作面優(yōu)先使用智能化設(shè)備，減少深部開(kāi)采作業(yè)人數(shù)。

來(lái)源：中國(guó)煤炭報(bào)