破解礦震治理難題的“兗煤方案”
摘要: 今年全國(guó)“兩會(huì)”期間,一條“將礦震納入核定產(chǎn)能決定因素”的建議和提案引發(fā)熱議。全國(guó)20省132對(duì)在產(chǎn)礦井存在礦震災(zāi)害。
今年全國(guó)“兩會(huì)”期間,一條“將礦震納入核定產(chǎn)能決定因素”的建議和提案引發(fā)熱議。全國(guó)20省132對(duì)在產(chǎn)礦井存在礦震災(zāi)害。部分危險(xiǎn)性礦震不僅會(huì)造成井下采掘空間破壞、人員傷亡等,還會(huì)引起地面地表下沉、造成民眾恐慌等社會(huì)公共安全問(wèn)題。
礦震令人揪心,國(guó)內(nèi)外成熟治理辦法相對(duì)不足。破解礦震治理難題,是“功在當(dāng)代”的實(shí)事,更是“利在千秋”的大事。
怎樣與礦震和平共處?如何科學(xué)、系統(tǒng)防治礦震這一“心腹大患”?近年來(lái),兗州煤業(yè)(600188)采取多項(xiàng)有力措施,源頭立體防控,形成具有兗煤特色的“監(jiān)測(cè)預(yù)防、防治結(jié)合”綜合治理模式,促進(jìn)了礦井安全高效回采,對(duì)國(guó)內(nèi)外煤炭行業(yè)安全發(fā)展具有重要推動(dòng)和借鑒意義。

問(wèn)題導(dǎo)向,全方位研究治理
我國(guó)最早的礦震報(bào)道見(jiàn)于1933年撫順勝利煤礦。國(guó)外也有煤礦和金屬礦發(fā)生礦震的報(bào)道見(jiàn)諸媒體。礦震現(xiàn)象雖然在國(guó)內(nèi)外較為普遍,但對(duì)礦震的深入研究較少。近年來(lái)全國(guó)多地礦震頻發(fā),兗州煤業(yè)個(gè)別礦井也有震感顯現(xiàn)。安全生產(chǎn)面臨威脅,兗州煤業(yè)決策層高度重視,決心向這一世界性難題發(fā)起挑戰(zhàn)。
2019年,兗州煤業(yè)在國(guó)內(nèi)較早啟動(dòng)對(duì)礦震開(kāi)展全方位研究治理。他們聯(lián)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)、北京科技大學(xué)、中國(guó)石油大學(xué)、遼寧工程技術(shù)大學(xué)等高校,對(duì)礦震特征、發(fā)生機(jī)理、與沖擊地壓的關(guān)系及對(duì)井上下的影響展開(kāi)多項(xiàng)科研攻關(guān),努力摸索礦震發(fā)生規(guī)律。他們建立專業(yè)管理機(jī)構(gòu),成立礦震治理工作小組,完善“一礦一策、一面一策”礦震應(yīng)急處置相關(guān)制度。兗州煤業(yè)堅(jiān)持每年組織沖擊地壓礦井應(yīng)急演練,確保險(xiǎn)情來(lái)臨應(yīng)急處置及時(shí)、有力、有序、有效。
“礦震本身并不是災(zāi)害,是煤礦采掘活動(dòng)中煤巖體內(nèi)自發(fā)產(chǎn)生的動(dòng)力和普遍現(xiàn)象,即使非沖擊地壓礦井,同樣可以觀測(cè)到不少小能量礦震現(xiàn)象?!敝袊?guó)礦業(yè)大學(xué)沖擊地壓防治工程研究中心主任竇林名教授指出,“礦震分為采動(dòng)破裂型、巨厚覆巖型和高能震動(dòng)型礦震。目前解決礦震問(wèn)題主要是針對(duì)危險(xiǎn)性礦震,難點(diǎn)主要在于如何解決高能震動(dòng)型礦震危害。”
竇林名也直言,并不是所有的高能震動(dòng)都會(huì)引發(fā)沖擊地壓,大約10%的礦震,屬于危險(xiǎn)可預(yù)測(cè)但以當(dāng)前技術(shù)手段無(wú)法控制與消除,這類礦井應(yīng)嚴(yán)禁開(kāi)采。
2020年3月29日和4月17日,兗州煤業(yè)兩次邀請(qǐng)全國(guó)知名專家教授組織礦震安全論證。對(duì)各種可能的治理方案深入討論的過(guò)程,也是對(duì)礦震發(fā)生機(jī)理重新認(rèn)識(shí)的過(guò)程,一條采取源頭治理、通過(guò)局部卸壓等方式,消除礦震產(chǎn)生的沖擊地壓災(zāi)害的治理路徑逐漸成形。
防治結(jié)合,力促礦井有震無(wú)災(zāi)
礦震治理,重點(diǎn)在防,關(guān)鍵在治。兗州煤業(yè)不惜投入巨大的資金,加大與科研院所合作力度,努力降低礦震震級(jí)及頻次,確保監(jiān)控有效、治理到位、有震無(wú)災(zāi)。
兗州煤業(yè)防沖辦公室業(yè)務(wù)主辦王艷立告訴記者,兗州煤業(yè)省內(nèi)礦井具有礦震風(fēng)險(xiǎn)的南屯礦、東灘礦部分工作面,主要原因是煤層上方賦存巨厚紅層,且紅層底界距離煤層頂板距離較近。
為達(dá)到精準(zhǔn)預(yù)測(cè)預(yù)報(bào)效果,兗州煤業(yè)在東灘礦六采區(qū)地面,安設(shè)4個(gè)微震拾振器,形成井上下聯(lián)合監(jiān)測(cè),提高礦震監(jiān)測(cè)精度。他們與中國(guó)科學(xué)院武漢巖土所合作,開(kāi)發(fā)研究了采場(chǎng)圍巖三維應(yīng)力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng),對(duì)頂板巖層三維應(yīng)力狀態(tài)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。他們利用KJ742應(yīng)力監(jiān)測(cè)系統(tǒng)、KJ216支架阻力在線監(jiān)測(cè)系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)測(cè)。每次大能量震動(dòng)事件發(fā)生后,他們通過(guò)對(duì)工作面前方應(yīng)力場(chǎng)分析,均沒(méi)有出現(xiàn)應(yīng)力場(chǎng)增加的情況。從已開(kāi)采的工作面歷史數(shù)據(jù)分析,礦震沒(méi)有對(duì)井上下的安全生產(chǎn)造成影響。東灘礦六采區(qū)已回采的三個(gè)工作面均實(shí)現(xiàn)了安全生產(chǎn)。
“當(dāng)前,兗州煤業(yè)正探索建立礦山地震專用監(jiān)測(cè)臺(tái)網(wǎng),結(jié)合礦井正在使用的SOS監(jiān)測(cè)系統(tǒng)聯(lián)合監(jiān)測(cè)、聯(lián)合分析,進(jìn)一步提高礦震事件預(yù)測(cè)預(yù)警能力。”兗州煤業(yè)防沖辦公室高級(jí)業(yè)務(wù)主管桂兵說(shuō)。
監(jiān)測(cè)保障到位,技術(shù)支撐日益有力。兗州煤業(yè)在采取工作面限速開(kāi)采、井下頂板高壓水力致裂、超前煤體卸壓常規(guī)措施的前提下,2019年引進(jìn)井下高位頂板定向致裂技術(shù),對(duì)降低礦震發(fā)生能量產(chǎn)生了一定效果。2020年,兗州煤業(yè)創(chuàng)新性地引入石油系統(tǒng)地面水力壓裂技術(shù)用于礦震治理,力爭(zhēng)進(jìn)一步減少礦震發(fā)生頻次和礦震能量。
“地面采取高壓水力壓裂的技術(shù),井下進(jìn)行頂板高位巖層百米超深孔爆破預(yù)裂。目前,超深孔爆破在工作面已經(jīng)完成12個(gè),軌順完成20個(gè),運(yùn)順完成18個(gè)?!眱贾菝簶I(yè)東灘礦總工程師謝華東說(shuō),“工作面每推進(jìn)30米左右,進(jìn)行一次全斷面的深孔爆破斷頂。同時(shí),兩順槽繼續(xù)向外一直到停采線,進(jìn)行超深孔爆破預(yù)裂,最大程度減少大能量礦震事件的發(fā)生,保證了礦井安全生產(chǎn)?!?/p>
智慧賦能,讓礦工遠(yuǎn)離礦震環(huán)境
秉承“少人則安、無(wú)人則安”的理念,兗州煤業(yè)把沖擊地壓礦井智能化建設(shè)作為切入點(diǎn)和突破口,以當(dāng)前國(guó)內(nèi)頂尖技術(shù)水平為基準(zhǔn),制定智能化采掘工作面實(shí)施方案,讓礦工遠(yuǎn)離礦震環(huán)境,從根本上控風(fēng)險(xiǎn)除隱患。
兗州煤業(yè)開(kāi)展智能開(kāi)采技術(shù)探索與實(shí)踐由來(lái)已久。他們堅(jiān)持自主創(chuàng)新與引進(jìn)消化吸收相結(jié)合,接連實(shí)行裝備換人、技術(shù)換人、管理?yè)Q人,建成一批智能化礦井。其中,兗州煤業(yè)公司所屬的東灘礦、鮑店礦、趙樓礦、轉(zhuǎn)龍灣礦、金雞灘礦五個(gè)礦井,達(dá)到國(guó)家級(jí)的示范化智能工作面的水平。東灘礦新建的63上06智能化工作面,實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟機(jī)移架、采煤機(jī)記憶截割、順槽/地面的遠(yuǎn)距離監(jiān)測(cè)監(jiān)控、一鍵啟停、數(shù)據(jù)上傳、遠(yuǎn)程視頻監(jiān)控等功能,建成具有遠(yuǎn)程操控、自動(dòng)分析、智能處理的安全、高效、節(jié)能、少人的國(guó)內(nèi)先進(jìn)采煤工作面。
據(jù)了解,兗州煤業(yè)規(guī)劃每年投入約一億元用于智能化礦井建設(shè),終極目標(biāo)是全面實(shí)現(xiàn)智能化,促進(jìn)礦井向高產(chǎn)高效本質(zhì)安全轉(zhuǎn)型。
實(shí)踐中探索,探索中前進(jìn)。隨著兗州煤業(yè)礦震治理手段由局部治理轉(zhuǎn)變?yōu)槌爸卫砗拖到y(tǒng)治理,治理技術(shù)及治理能力不斷提高,監(jiān)測(cè)、治理、工藝、管理和技術(shù)走在業(yè)界前列,礦震對(duì)煤礦安全生產(chǎn)的影響正在不斷降低。
兗州煤業(yè),礦井,監(jiān)測(cè)








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