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水害、瓦斯、沖擊地壓……如何筑牢煤礦安全防線?這里有新方!

發布時間 2020-06-12  來源:

今年6月是第19個全國安全生產月,其主題為“消除事故隱患,筑牢安全防線”。在當前常態化疫情防控、災害多發頻發情況下,煤炭企業如何保障煤礦安全生產,應對新挑戰?本報特邀部分煤炭企業高層管理者,結合企業實際,從水害、瓦斯、沖擊地壓等方面,談談體會與舉措,以饗讀者。

“1234567”綜合體系?精準全面治理瓦斯

令狐建設?陽煤集團總工程師

山西陽泉礦區是我國典型的高瓦斯礦區之一,瓦斯儲量大、應力高、分布范圍廣,賦存瓦斯的煤層普遍存在碎、軟、低、滲情況,局部甚至存在復雜瓦斯構造、瓦斯與火復合等災害,嚴重制約煤礦安全生產。

面對這一猛虎,陽煤集團依靠科技攻關、科學管理補短板,逐步摸清了瓦斯的脾氣、掌握了伏虎的好方法。特別是近幾年來,基于礦區煤層瓦斯差異化賦存特點,陽煤集團建立了極具特色的“1234567”瓦斯治理綜合體系,即堅持“一礦一策、一面一策”一個原則,圍繞防突出與防滅火兩項工作重點,進一步強化通風、抽采、監測三大系統并重運行,重點考核瓦斯抽采鉆孔進尺、抽采量、以巖保煤巷、通風抽采重點工程四項指標,落實集團通風、防突、地質、機電、通風監察五個業務部門的工作職責,嚴格管控巷道貫通及調改風、突出煤層揭煤、井下電氧焊、瓦斯排放、初采瓦斯治理、末采和過構造期間防自然發火六個關鍵環節,全面推廣應用“7+3”創新模式(7項瓦斯治理技術+3項管理手段),徹底扭轉了瓦斯治理被動局面。同時,我們配套設置了相關機構和制度體系,進一步提升了瓦斯治理隊伍素質和工作質量。

通過綜合治理,陽煤集團杜絕了各類瓦斯事故,大大提高了采掘效率,煤層氣抽采及利用量逐年遞增并成為企業利潤新的增長點。據初步估算,卓有成效的瓦斯治理為陽煤集團創造直接經濟效益逾20億元。

目前,我們把瓦斯治理工作重心放在科研創新上,搭建了產學研用創新平臺,與頂尖科研人才開展跨學科、跨領域合作,吸納面波勘探、大數據運算、5G通信和智能制造等新科技成果,探索創新瓦斯富集區精準探測、智能型安全監測監控、瓦斯治理精準施策工藝及裝備等。

今后,我們將繼續加大瓦斯治理力度,夯實基礎、強化過程管理、創新治理手段,構建大超前、大安全瓦斯治理新格局,把陽煤集團打造成本質安全、高質量發展的典范。

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加快科研轉化拿下防治水關鍵技術

張黨育?冀中能源集團總工程師

冀中能源集團在河北省內的礦井集中于邯鄲、邢臺地區,屬華北煤田典型大水礦區,水文地質條件復雜,受煤系地層基底奧灰強巖溶含水層威脅嚴重,歷史上發生過多起礦井突水事故。
2016年以來,我們圍繞產業鏈部署創新鏈,依靠創新鏈提升價值鏈,深化產學研用協同發展,加大防治水關鍵技術研究力度,積極推廣研究成果,取得顯著成效。我們自主研發的奧灰水區域治理、礦井水害微震監測預警等技術成果處于國際領先水平。

針對大采深高承壓水礦井井下鉆探作業安全難以保障、微小型底板隱伏陷落柱難以探明等難題,我們樹立了“區域超前治理”的防治水理念,實施了奧灰水區域治理技術,應用先進的地面多分支水平定向鉆探技術和徑向射流造孔技術,對奧灰頂部或煤層底板薄層灰巖含水層進行了區域注漿改造,收到良好效果。隨后,這項技術被列入行業標準,寫入2018年9月1日頒布的《煤礦防治水細則》。

我們研發的礦井水害微震監測預警技術是從分析微震事件的時空聚集及變化規律、確定巖石破裂發育的時空軌跡入手,對導水通道形成過程及突水風險進行研判,建立了以微震數據處理、分析為核心的“1+N”工作模式,通過高靈敏度微震檢波器,采集信號并進行時空定位處理。

根據礦井水害微震監測預警技術,我們又建成了以河北煤科院為數據中心、連接30處至40處礦井的微震監測網絡系統。在該系統中,每處礦井都是獨立的采集單元,其采集到的數據通過井下環網、地面互聯網,實時連續傳回數據中心。根據水量監測、微震監測等數據變化,該系統自動啟動預警判別系統,實現井下水害事故的智能預警。但凡出現預警信息,該系統會以聲音、圖像方式報警,并通過手機推送給相關人員,為搶險救災提供決策依據。目前,此技術已在冀、內蒙古、皖、晉等地的16個礦區、30個工作面推廣應用。

今年,我們將繼續加強煤礦水害預警及防治工作,深入排查汛期煤礦水害風險隱患,推動各單位樹立安全發展理念,壓緊壓實安全生產責任,切實維護職工生命財產安全。

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建智能露天礦??硬件軟件全面升級

王祥生?中煤集團平朔公司?黨委書記、執行董事

上世紀80年代,中煤集團平朔公司引進了世界先進的露天開采工藝和裝備,推動了我國露天礦開采工藝和裝備的重大變革,為提升煤炭行業的安全生產水平做出了重要貢獻。進入新時代,我們又積極推進露天礦智能礦山建設,將“無人則安、少人則安”的理念逐步變為現實。

我們構建了礦區三維地質地理信息系統。針對二維與三維地質軟件系統并存、地理信息碎片化,無法與卡車調度系統互聯互通等情況,我們將分散、零碎的地質地理信息整合在一個平臺上,實現了地下、地面信息“一張圖”,并通過無人機測量、三維激光掃描技術定期更新,使露天礦的防治水、采空區探測、邊坡監測等技術更加精準,提升了應急救援能力。

基于5G技術,我們建立了智能安全監控系統,通過高清攝像頭+智能識別,實現了“三違”監控與智能識別隱患;建立了設備故障實時診斷系統,能夠實時檢測主要采礦設備運行情況,并將出現的故障實時上傳,確保設備時刻處于穩定運行狀態。
與此同時,我們建設了智能露天礦示范基地。中煤集團將大型露天礦智能卡車無人駕駛、鉆機操控無人值守技術研究與應用列入2020年重點科技項目,利用我們下屬的露天礦遺留的采坑,建設智慧礦山測試基地,模擬露天礦不同氣候條件下的各種作業場景,開展鉆機操控無人值守、卡車無人駕駛等試驗。今年,我們計劃改裝一輛卡車,讓其實現采裝、運輸、排土無人駕駛;改造一臺鉆機,讓其實現鉆機自主行走、高精度定位和鉆孔,保障采空區探測作業安全。

在充分進行科學試驗的基礎上,我們將選擇條件較好的平朔東露天礦,建設智能礦山示范基地,進一步推動露天礦開采工藝和裝備從機械化向信息化、智能化邁進。

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盯住勘查與采掘靠科技治理油型氣

雷貴生?陜煤集團黃陵礦業公司黨委書記、董事長

陜煤集團黃陵礦業公司位于陜西省延安市黃陵縣境內,礦區屬黃隴侏羅紀煤田,受鄂爾多斯盆地煤炭、石油、天然氣等多種礦產資源共生、伴生地質條件影響,黃陵礦區的礦井為煤、油、氣共生礦井。油型氣不同于煤層氣,是由腐泥型有機質在不同熱演化階段中形成的天然氣,氣體成份以甲烷為主,含有重烴氣,具有突發性、隱蔽性、涌出量大等特點。黃陵礦業公司在煤炭開采過程中多次發生圍巖油型氣異常涌出現象,其中一次24小時累計涌出量超過21萬立方米。

近年來,我們堅定油型氣“可防可控”,根據礦井實際情況,集成創新、綜合治理,建立了科學有效的油型氣勘查與技術體系,依靠科技治理油型氣。

在實際操作中,我們通過地面鉆探勘查、井下繩索取芯勘查等綜合勘查技術,基本查明了油型氣儲集層分布情況,掌握了黃陵礦區油型氣賦存與涌出規律,建立了基本的油型氣賦存與涌出理論體系,提出了煤、油、氣共生礦井采掘工作面超前預置鉆孔法,總結出“兩堵一注”封孔及抽采孔壓風排水等煤層底板油型氣抽采鉆孔施工工藝,創建了油型氣立體綜合治理的黃陵模式。我們建成了全國首個井下固定瓦斯抽采泵站,引進千米定向鉆機,采取采空區卸壓抽采、掘前預抽、邊掘邊抽、采前預抽、區域預抽等措施,實現了高瓦斯礦井低瓦斯開采。

與此同時,我們聯合科研院校開展油型氣防治技術研究,加大對油型氣綜合勘查與預測、精準抽采、監測監控等方面的攻關力度,取得了一系列突破性的成果。其中,黃陵礦區煤、油、氣共生礦井油型氣(瓦斯)防治技術項目榮獲中國煤炭工業協會2018年科技進步獎一等獎。該項目可有效治理油型氣,實現油型氣治得住、治得準、治得省。

目前,黃陵礦業公司已經有效消除了煤、油、氣共生礦井生產中的油型氣威脅,油型氣災害最嚴重的二號煤礦連續6年實現瓦斯零超限。我們的油型氣治理措施填補了我國對煤礦油型氣理論認識、監測監控和治理技術的空白,對于保障煤、油、氣共生礦井的安全高效開采具有重要意義。

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源頭立體防控消除沖擊地壓災害

李佃平?兗礦集團副總經理、安監局局長

2018年10月,山東龍鄆煤業有限公司發生沖擊地壓事故之后,國家、山東省委省政府對沖擊地壓防治工作作出一系列部署要求,重視程度之高、措施要求之嚴、推進處置力度之大前所未有。

兗礦集團嚴格執行國家煤監局、山東省委省政府的有關規定,堅持“區域先行、局部跟進、分區管理、分類防治”原則,遵循“優化設計、科學布局、超前卸壓、沖擊可控、有沖無傷、有沖無災”思路,堅持“管理、技術、裝備、培訓”并重,堅持“一礦一策”“一面(一頭)一策”,做到災害治理論證充分、方案可行、過程嚴控、效果達標。

我們成立了各級沖擊地壓防治領導小組,健全了防沖管理機構和專業防沖隊伍;完善沖擊地壓防治技術規范、沖擊地壓防治工作“十條硬性規定”等制度;嚴格落實“三限三強”防沖措施,把礦震等級控制在1.5級以下;加大裝備設施配套和更新換代的力度,進一步強化安全保障體系。

我們按照沖擊地壓防治要求,全面調整沖擊地壓礦井生產開采布局,在具有沖擊地壓傾向性煤層中優先開采解放層;編制防沖五年規劃和年度計劃,超前評估沖擊風險,編制沖擊地壓防治“一礦一策”實施方案,超前實施風險管控措施,并跟蹤治理。
與此同時,我們根據工作面煤層特點,采用大直徑鉆孔卸壓、煤體卸壓爆破、高壓水力致裂、斷底預裂處理等方式實施卸壓解危,利用鉆屑法檢驗效果,確認無沖擊危險后方可生產;加大兩巷支護范圍,全面增加沖擊危險工作面的支護強度;嚴禁卸壓施工與掘進工序平行作業,嚴格限定掘進工作面人員不超9人、采煤工作面人員不超16人。

此外,我們引進了石油工業的一些技術方法,選用了具有針對性的防治措施,持續開展工作面沖擊地壓實時在線監測預警、高壓水力致裂等技術研究,發揮沖擊地壓防治研究中心和各礦實踐基地作用,積極開展沖擊地壓防治科研工作和沖擊地壓示范基地建設,進一步提升防治技術研究能力。

沖擊地壓猛如虎,只要我們嚴格做好各項防控工作,就能牢牢把這只猛虎關進籠子里。

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清除攔路虎提升防災抗災綜合能力

徐開宇?國家能源集團烏海能源公司?黨委副書記、總經理

國家能源集團烏海能源公司是一家具有60多年發展歷史的老牌煤礦企業,所屬煤礦受地質條件影響,存在水、火、瓦斯等災害,其中瓦斯災害嚴重。近年來,公司加大安全生產投入,采取了一系列行之有效的措施,提升了煤礦防災抗災能力。

2008年,我們引進了澳大利亞千米定向新技術及隊伍,實施了煤礦新型瓦斯抽采項目,共施工長距離定向瓦斯抽采鉆孔18.3萬米。2010年年初,我們又成立了專業化鉆探隊和瓦斯抽采隊,堅持以區域治理為主、局部治理為輔的瓦斯治理原則,從源頭上治理瓦斯,通過采用定向長距離鉆孔和常規鉆孔相結合的立體抽采方式,提前對未開采區域進行區域性超期預抽,采取頂板高位鉆孔、采空區埋管抽采等綜合措施,實現了瓦斯抽采無盲區,工作面開采前瓦斯抽采達標,消除了瓦斯事故的發生。

近十年來,我們先后投入安全資金17.64億元,建立了煤礦瓦斯抽采系統,累計施工瓦斯鉆孔146.92萬米,瓦斯抽采量3.86多億立方米;優化了井下抽采系統,將原有抽后直排的抽采系統優化成井下各工作面聯網,各抽采地點高、低負壓分類管理的方式進行系統改造;新建地面瓦斯抽采泵站3座,配套瓦斯發電站2座,累積利用瓦斯超過1.35億立方米;優化煤礦通風系統,為老石旦煤礦、路天煤礦、利民煤礦更換了節能主扇,封閉井巷近2萬米,確保礦井通風系穩定可靠。

此外,我們陸續完善了礦井防滅火設施,新建、擴建黃泥注漿站3座,購置制氮機及配套管路,改造黃白茨煤礦、五虎山煤礦、公烏素煤礦的防滅火系統,大幅提升了礦井防滅火能力。同時,各煤礦均建有以人工檢測、色譜分析、束管監測和安全監控相結合的“四位一體”的火災預測預報監測系統,實現礦井防滅火監測和綜合分析。2019年,我們進一步升級了煤礦安全監控系統,使其能夠更好地實現災害預警功能。目前,公司所屬各煤礦的防滅火系統已經健全且運行可靠,收到了良好效果。

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