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【陜煤集團網】彬長礦業:為攻堅沖擊地壓防治世界難題貢獻“彬長方案”
發布時間:2022-09-12 08:45:50     作者:彎桂清 李明   瀏覽量:1690   分享到:

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彬長礦區地質條件復雜、自然災害耦合疊加,被國家礦山安全監察局認定為全國煤礦災害最重、治理難度最大、安全風險最高、有效防范和遏制重特大事故任務最繁重的礦區之一。尤其是2013年以來,沖擊地壓在彬長礦區顯現,威脅和制約著礦區安全發展。

彬長礦業的發展史,是同自然災害頑強斗爭的奮進史。思危則有備,有備則無患。面對沖擊地壓這個采礦工程領域的世界性難題,彬長礦業緊緊圍繞打造全國多元災害耦合協同治理示范礦區目標,依照“地質先行、超前探查,分級治理、立體實施,精準監測、效果達標”的總體思路,逐步探索形成了“以零沖擊為目標、以沖擊地壓可預、可防、可控為理念、應用5種監測方法、深化5項卸壓技術”的井上下立體防沖“1155”新模式,奏響了一曲沖擊地壓綜合防治的時代贊歌。

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精準監測 搭建綜合預警新平臺

精準監測是沖擊地壓防治的“眼睛”,是實現精準防治的前提。彬長礦業所屬礦井開采近水平煤層,井下微震監測系統垂向定位誤差較大,給監測預警工作帶來困難。

為提高微震監測垂向定位精度,彬長礦業引進了ARP地面微震監測系統,與井下采用的微震、地音、應力在線、礦壓等多元監測方法進行有機融合,形成了“井上下”立體監測系統,同時,通過融合多種監測方法,建立了沖擊地壓綜合監測預警平臺,克服了單一預警指標的缺陷,提高了監測精度和效率。

對比“井上下”立體監測系統投運前、后回采工作面微震事件分布情況,垂直方向的定位高度由煤層上方約60米提高至約200米,大幅提高了垂向定位精度,為開展上覆關鍵層破斷規律、周期來壓、“兩帶”高度等工作提供了可靠手段。

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立體卸壓 打造綜合防治新格局

國內外學術界普遍認為,防治沖擊地壓是采礦工程和巖石力學領域面臨的一項世界性難題,其致災機理尚未研究清楚,相關防治技術手段仍需完善。今年以來,彬長礦業加快產學研用深度融合,持續致力于促進沖擊地壓防治理論與技術的突破,積極探索實施立體卸壓“五項技術”,有效降低了采掘工作面沖擊危險程度,保證了礦井安全生產。

地面“L型”水平井分段壓裂技術。以距離煤層上方60—90米的含礫砂巖為目標巖層,采用電纜泵送橋塞射孔聯作壓裂工藝對目標巖層進行后退式分段壓裂,壓裂縫長可達340米,縫高可達50米以上。目前,彬長礦業已先后在孟村礦、胡家河礦、小莊礦實施了地面壓裂,共鉆井8口,覆蓋4個采煤工作面。井下定向長鉆孔水力壓裂技術。以煤層頂板上方約40米的砂巖頂板為目標巖層,采用高壓水致裂技術對目標巖層進行后退式分段壓裂,壓裂半徑可達25米,縫高可達10米。頂板預裂爆破技術。以煤層上方約30米的砂巖頂板為目標巖層,采用深孔預裂爆破技術對目標巖層進行弱化處理,爆破影響半徑可達5—10米。爆破卸壓技術。采用爆破方法對煤層進行卸壓,爆破半徑可達3—5米。大直徑鉆孔卸壓技術。通過在煤層施工φ153毫米鉆孔,對煤層進行卸壓,卸壓半徑可達1—1.5米。

在落實沖擊地壓災害防治頂層設計方面,彬長礦業構建了“一井三區、一區一面、交替開采”的“一采一備一掘”“三區聯動”生產布局,實現災害分區而治,從設計源頭上解決生產活動在空間上的相互擾動等不利因素,從時間和空間上贏得災害防治的主動權。

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智慧融合 凝聚本質安全新動能

運用智能化技術防災治災,是彬長礦業智慧礦區建設的重大課題和重點工作。彬長礦業持續推進災害治理與智能化建設高度融合,積極探索實踐智能化與災害治理協同聯動,逐步構建起多元災害協同治理的新格局。

依托數據中心、云平臺和工業物聯網平臺,構建預測預警預控體系,實現對礦井數據的全采集、全感知、全治理。建成智能告警信息分級預警推送平臺,實時分析研判各類應用層級數據,動態分類推送告警信息,實現設備、環境異常狀態的超前預測以及“監測-預報-消警”的閉環管理。

聚焦提高沖擊地壓防治監測分析決策水平,購置90余臺防沖鉆機、5套水力壓裂設備、6套超高壓水力割縫設備,建成國內領先多參量時空監測平臺,做到了有效監測、超前預判、云端會診,全面提升了沖擊地壓防治能力。

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科技賦能 形成“產學研用”新模式

彬長礦業組建了災害綜合治理工程研究中心,充分借助內部科研平臺和外部資源優勢,積極建設產學研用相結合的技術創新體系,加大沖擊地壓防治研究攻關,實行重點項目“揭榜掛帥”制度,加快科技成果轉化,不斷推動技術創新在關鍵變量上取得新突破。通過與中國礦業大學、中煤科工開采研究院等科研院所聯合科研攻關,開展實施《沖擊礦壓危險多參量時空監測預警技術及平臺開發》《煤礦典型動力災害監測預警技術集成及示范》等多項重要科研項目,為科學開展沖擊地壓防治提供了重要理論支撐。近年來,立足多元災害協同治理,實施科研項目190余項,45項成果獲省部級及以上科研獎項,5對礦井全部榮膺國家高新技術企業。

今年3月,彬長礦業發布了“煤礦沖擊地壓防治”“地面L型水平井分段壓裂防治煤礦沖擊地壓”等5項災害治理企業標準和災害治理“五超前”驗收評價標準,填補了國內煤礦災害治理領域建立企業標準的空白,踏出了向“標準引領、體系推進、本安治災”目標邁進的新步伐。

經過多年不懈努力,彬長礦業逐步形成具有彬長特色的“地面區域壓裂為主、井下局部治理為輔”的沖擊地壓治理模式,治理手段由局部治理轉變為超前治理和系統治理,治理能力不斷提高,有效降低了沖擊地壓對煤礦生產的危害。在前不久召開的全國煤礦瓦斯和沖擊地壓重大災害防治現場會上,彬長礦業沖擊地壓防治模式受到了與會人員的廣泛關注和交口稱贊,為煤炭行業沖擊地壓防治貢獻了“彬長經驗”,提供了“彬長方案”。(彎桂清 李明)


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