煤礦災害治理之難,莫過于瓦斯。近年來,隨著淮北礦業集團下屬煤礦井巷的不斷延伸,采深的不斷增加,瓦斯賦存條件復雜、壓力不斷增大成為突出問題。瓦斯不治、永無寧日,突出不防、礦毀人亡,如何創新攻關破“難題”?
前不久,神源煤化工7703工作面地面井日產氣量突破3萬立方米,瓦斯抽采率達85%以上,創歷史新高,標志著集團地面井瓦斯抽采最大化技術取得新的突破。
淮北礦業集團櫛風沐雨66年,歷史上經常被“瓦斯”問題襲擾,不勝其煩。近年來,集團構建了“井下可靠、地面高效”的井上、井下一體化瓦斯治理新模式,在空間上實現井上、井下全覆蓋立體抽采,在時間上實現采前、采中、采后全時段連續抽采,全面提高治災的精準性、可靠性,保障礦井安全生產。
打破思維定勢,創新瓦斯治理新路徑
煤礦在推進高質量發展的進程中,至少包括三個核心指標,即安全、高效、綠色,其中安全是核心中的核心。
瓦斯作為煤炭開采的伴生物,與煤共生,居煤礦五大災害之首,曾一度成為煤礦安全生產中最為棘手的難題之一。淮北礦業集團黨委書記、董事長方良才強調,要牢固樹立“100-1=0”的風險意識,以最大力度防范風險、化解危機,始終堅持高舉高打,“狼性”治災,推進裝備升級、嚴格治災工程考核、強推抽采“四化”和鉆探“兩個標配”、落實“六個抽采最大化”,“多管齊下”提升瓦斯治理水平,為集團瓦斯治理指明了方向。
據了解,“十一五”“十二五”期間,淮北礦區瓦斯治理模式主要為開采保護層+井下密集鉆孔預抽,實現了安全開采。然而,隨采深增加,瓦斯壓力和含量升高,傳統井下密集鉆孔預抽措施存在治理周期長、鉆孔施工安全風險大、治理效果不佳等問題。隨著主采煤層升級為突出煤層,深部開采的強突出區域沒有可供選擇的保護層。因此,亟需優化瓦斯治理方案。
推動瓦斯治理是現實所需,更是企業責任。集團先后提出并踐行“‘一通三防’是‘定海神針’”“重大災害可防可控”“治災不達標堅決不掘采”等先進理念,創新“井下可靠、地面高效”的一體化瓦斯治理模式。
“我們不斷創新思維,推動瓦斯從滿足掘采治理為主到區域超前治理為主,從井下治理到井上下聯合治理,從單一技術手段到多種技術集成創新,從注重治理到治理與利用并重,實現了瓦斯治理最大化、規范化、精細化、信息化的轉變。”集團通防地測部部長丁衛平說。

祁南礦運用先進的全數字地震儀精準地質探查,助力瓦斯治理工作
打破思維定勢,創新瓦斯治理新路徑成為淮北礦業集團全新選擇。在臨渙礦,創新應用井下鉆孔施工多臺鉆機無線集控、遠程啟停、自動鉆進、姿態調整、故障診斷、互聯互通以及“渣水不落地、遠程集中分離”等技術,建成智能化鉆探作業線地面集控中心,實現井下鉆探集群化、井下作業智能化,大幅提高了作業效率和安全效果。

臨渙礦建成智能化鉆探作業線地面集控中心
近年來,集團積極引入“大國重器”,先后11臺盾構機在淮北礦區大放“異彩”,安全高效掘進,為治災工程實施提供充裕時間。通過技術創新、管理變革和理念轉變,構建了獨屬于淮北礦業集團瓦斯治理的全新格局。
井上下立體協同,實現“多快好省”治瓦斯
淮北礦區地質條件復雜、自然災害嚴重,現有16對生產礦井中,煤與瓦斯突出礦井11對、高瓦斯礦井5對,礦井數量多、災害嚴重、單井產能較低。
志不求易者成,事不避難者進。近年來,集團按照上“讓”、中“抗”、下“避”的技術思路,確立不同煤層、地質條件下A、B、C、C+、D五種井型結構,研發地面井施工成套技術,大幅提升地面井抽采效果。

地面大井徑瓦斯采動井在楊柳礦建成并投入使用
2020年以來,集團累計施工地面采動井400余口,抽采效果持續穩定。其中,蘆嶺礦Ⅲ1022工作面地面井單井最大抽采純量達36立方米/分鐘、總抽采量達450萬立方米,工作面抽采純量65立方米/分鐘,抽采率92%。
2021年以來,集團推廣地面L型多分支井瓦斯抽采技術工藝,先后在10余個工作面成功實施,單井日抽采純量最大達8400立方米,實現回采工作面單井連續高效抽采。
2022年以來,集團先后在楊柳礦1077、蘆嶺礦Ⅲ1022、神源煤化工7703等工作面成功實施大口徑 D型井(工作管直徑339.7毫米),楊柳礦1077工作面13號D型地面瓦斯抽采井抽采混合量、純量分別達65立方米/分鐘、45立方米/分鐘,抽采影響半徑達150米,工作面抽采率提升至90%以上。

神源煤化工技術人員在對地面瓦斯抽采井進行計量調校
為解決大埋深、高瓦斯含量和高瓦斯壓力煤層瓦斯治理難題,“十二五”以來,集團先后在蘆嶺礦施工3口地面水平分段壓裂井組,優化碎軟煤層瓦斯地面抽采頂板分段壓裂水平井布井方案,不斷完善定向多簇射孔技術,效果十分顯著。其中蘆嶺礦Ⅲ2采區實施LG01煤層頂板水平分段壓裂井,連續92天產氣量穩定在1萬立方米以上,連續512天平均日產氣707立方米,截至目前累計產氣820萬立方米,成為國內首次在松軟煤層頂板鉆進、分段壓裂改造煤層、排采良好的典型成功案例。
2022年開始,在蘆嶺礦Ⅲ4采區深部實施LG03地面水平分段壓裂井組,通過創新應用分支探煤井眼軌跡精準控制技術,將水平段壓裂長度增至1219米,當年12月底正式產氣,單井日產氣量穩定在8000立方米以上。
“地面瓦斯治理不受時間和空間的制約,能夠以‘超前施工時間’換‘井下作業空間’,降低了井下施工的安全風險。”蘆嶺礦礦長周為軍說。
“在瓦斯治理上,節約的巷道工程,就是省下來的時間和金錢,瓦斯不僅要‘治得住’,還要‘治得快、治得好、治得省’。”許疃礦總工程師劉韶文介紹,許疃礦32310切抽巷與工作面切眼內錯平距約160米,普通穿層鉆孔難以按照要求精準控制預抽范圍。為解決切眼條帶煤層瓦斯治理問題,許疃礦應用底板穿層順煤層定向長鉆孔治理措施,先注后鉆、下管護壁、鉆護一體,實現了條帶、面內煤層瓦斯“一孔雙消”“以孔代巷”,節省底板巖巷工程150米。
近年來,集團加大“以孔代巷”技術推廣應用,通過應用定向鉆機實施高位(攔截)長鉆孔、順煤層定向長鉆孔,以及研發LQ型全斷面鉆機“前掘后鉆”施工穿層鉆孔,全面取消了采掘工作面高位鉆場及底抽巷巷幫鉆場。

礦區各單位積極推廣應用新技術新裝備,構建災害治理新模式
截至目前,已累計節省瓦斯治理巷道2.2萬米、穿層鉆孔65萬米,不僅減少了治災工程量、提高了治災效果,還解放了掘進隊伍、降低了安全風險。
經過不斷實踐創新,集團總結出《淮北礦區松軟強突出煤層群井上下一體化瓦斯治理成套技術》,該成果多項技術達到世界一流水平,已在淮北礦區累計創造直接經濟效益4.7億元,間接經濟效益27.4億元。
充足利用,變“廢”為“寶”,災害治理上升新高度
“瓦斯抽放”曾是煤炭行業的習慣用語,瓦斯被視為有害之物從煤層中抽出來直接排放到大氣中。如今,變“抽放”為“抽采”,僅僅一字之差卻有本質差別,那就是把瓦斯作為珍貴的能源。
在有效治理瓦斯的同時,淮北礦業集團還積極探索瓦斯的綜合利用途徑,實現從“治瓦斯”到“用瓦斯”的轉變。

蘆嶺礦配套建成總裝機容量14.7兆瓦的瓦斯發電站
“瓦斯作為一種清潔能源,如果直接排放到大氣中,不僅浪費資源,還會加劇溫室效應。我們通過建設瓦斯發電站,將瓦斯轉化為電能,供企業內部使用,減少碳排放,降低電費,可謂一舉雙贏。”電力分公司副總經理苗二礦說。
瓦斯利用就是資源,排放則是廢氣。近年來,集團“深耕細作瓦斯利用”領域,先后新建青東、許疃、神源煤化工、信湖瓦斯電站,對朱仙莊等電站進行擴容改造,目前已建成12座瓦斯電站,裝機87臺、總裝機容量62.25兆瓦,不斷提升瓦斯利用水平,實現了瓦斯利用量、發電量持續增長。
通過積極推進瓦斯綜合利用,推進了礦區安全穩定和綠色發展,真正做到了化害為利、變廢為寶。2024年1至11月份,已累計利用瓦斯9030.53萬立方米,發電15203萬千瓦時,利用率50%,節省燃煤近126.427萬噸,減少了二氧化碳等污染物的排放,不僅為企業節省大量的外購電成本,而且具有顯著的環保效益。
“綠色、低碳、高質量發展”已經成為全球共識。展望未來,淮北礦業集團堅持完整準確全面貫徹新發展理念,不斷探索煤與瓦斯共采共治新路徑,以更科學的技術、更先進的裝備、更精細的管理,持續提高瓦斯綜合治理與開發利用水平,加速培育和發展新質生產力,為實現“雙碳”目標和保障國家能源安全作出新的更大貢獻。
【短評】
何以解憂,唯有創新。
淮北礦區地質條件復雜,“水、火、瓦斯、煤塵、頂板、地壓”六害俱全,尤其是瓦斯災害更為突出。
多年來,淮北礦業集團始終把瓦斯治理作為企業的“生命工程”,堅持“創新是引領發展的第一動力”,堅定“防”的態度和“治”的決心,把瓦斯治理“難題”當成“課題”進行專項研究。
針對淮北礦區煤層松軟、強突、低滲的中近距離煤層群特征,構建了“井下可靠、地面高效”井上下一體化瓦斯治理新模式,實現規劃區、準備區、生產區、采空區“四區”聯動治理,全面提高了治災的精準性和可靠性,為全國松軟強突煤層瓦斯區域治理提供了“淮礦模式”。正是集團以創新推動技術手段升級,實現了瓦斯治理從“治理”到“智理”,從“治得住”到“治得好”的成功實踐。
隨著科技的飛速發展,智能化已成為瓦斯治理領域的關鍵發展方向。未來,數據的精準采集與傳輸、智能分析與預測模型構建、自動化抽采與通風控制、機器人與無人化作業、遠程監控與專家決策,都是認真研究和突破的方向。沒有“退路”就是“勝利之路”,“突破”就是“突圍”。集團上下必須不斷創“新”提“智”,才能為企業高質量發展注入強勁動能。
(審核:王慶永 責編:王宏杰)