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从“一面旗”向“阳煤智慧”奋进

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 今年是改革开放40周年。这40年里,全市经济社会各项事业蓬勃发展,每个人都有着自己独特的感受。对于阳煤集团副总工程师、通风部部长张吉林而言,这40年的繁荣兴盛记忆,是一段瓦斯治理“斗智斗勇”的奋进历程。

  在他的办公桌上,有一本珍藏已久的记录本。翻开记录本,那段从“一面旗”向“阳煤智慧”奋进的阳煤瓦斯治理史也徐徐呈现——

  常规治理阶段:遵循“老办法”

  时光回溯至20世纪80年代初,改革开放的东风吹遍大江南北,煤炭行业也随之“活跃”起来。1983年,国务院颁布《关于加快发展乡镇煤矿的八项措施》,提出要“积极发展地方国营煤矿和小煤矿”,倡导“大中小煤矿并举”。

  其时,阳煤集团的前身——阳泉矿务局已进入“而立之年”,正是意气风发的年纪。当时,受设备老旧、技术落后等诸多因素局限,采煤机械化程度低、矿井掘进强度小,瓦斯涌出量少。因此,掘进工作面采用常规的局部通风机压入式通风方法、回采工作面采用小直径钻孔抽采上邻近层瓦斯,就可以解决瓦斯问题。

  “全局矿井风排瓦斯量仅为481立方米/分钟,瓦斯抽采量仅有153立方米/分钟,瓦斯治理的难度并不大。”从密密麻麻的数据表中,张吉林找到了当时全局的通风瓦斯数据——瓦斯抽采率仅为31.8%。那个时候,阳泉矿务局刚刚开始推广综合机械化采煤工艺。进入20世纪80年代后期,开始尝试综采放顶煤技术开采15号煤。之后,高档普采逐步淘汰,综合机械化采煤技术快速发展。

  采煤工艺的变化,带来的是机械化程度的提高,采掘强度加大,瓦斯涌出量也随之增加——以一矿为例,矿井绝对瓦斯涌出量由20世纪80年代初的200.51立方米/分钟增加到324立方米/分钟。回采工作面开采层、上邻近层瓦斯涌出量也迅猛增大,用“老办法”治理瓦斯,显然已经不行。阳泉矿务局开始寻求治理瓦斯的新途径,布局更为科学的通风系统。

  “综采放顶煤技术多布置在上部12号煤解放层已采的区域,工作面通风系统多采用‘一进一回’方式,利用上下层间通风系统,主要采用层间调压技术治理15号煤层回采工作面的瓦斯,并开始试验‘U+L’型外错尾巷通风方式。”张吉林继续回忆说,“与此同时,在高瓦斯矿井、煤与瓦斯突出矿井和低瓦斯矿井中的高瓦斯区域,实现了‘三专两闭锁’掘进安全装备系列化。”

  到了20世纪80年代末,阳泉矿务局主采3号煤层的一矿北头咀井和三矿一号井分别进入开采后期和收尾阶段,3号煤层总体变薄,出现变化较大的不稳定区,局部出现不可采区,瓦斯涌出量增大,煤与瓦斯突出频繁。

  自那时起,阳泉矿务局强化通风瓦斯管理的意识逐渐增强——“宁停三天,不抢一秒”“只认瓦斯不认人”;资金再紧,治理瓦斯投入不能紧;机构再减,通风瓦斯机构和人员不能减;生产任务再重,不能与通风瓦斯抗膀子……一切工作都必须为通风瓦斯管理让路的理念悄然根植于每个煤矿人的内心。

  强化治理阶段:树起“一面旗”

  “进入20世纪90年代,随着采煤工作面装备及生产能力的提高,煤炭产量大幅度提高,回采工作面单产达到100万吨以上。”张吉林将记录本翻到了1990年,“当时,15号煤工作面日常采用外错尾巷+抽出式风机技术已经难以彻底解决上隅角瓦斯超限。”

  瓦斯超限就是事故!一边是综采放顶煤优势释放后实现的高产高效,一边是通风、抽采系统不相匹配导致的瓦斯超限,如何制衡?

  目标就是行动的方向——1991年,针对厚煤层综放工作面上邻近层瓦斯治理难题,阳泉矿务局与重庆煤科院合作,提出在厚煤层顶板合理层位布置走向高抽巷的方法,在五矿中央区8204综放工作面试验开采15号煤层,上部煤层均未开采,而是用顶板巷道沿10号煤层布置走向高抽巷,抽采邻近层瓦斯;1992年6月开始抽采,抽采效率达90%以上,成为全局15号煤层综放面瓦斯治理的关键技术。

  目标就是变革的动力——阳泉矿务局积极借智借力,与西安煤科院共同研制出直径为200毫米的大直径钻机,代替原来73毫米直径的小钻机,随后在三矿裕公井12号煤五下山41104工作面和五矿贵石沟井15号煤8108综放面进行抽采试验,使得中厚煤层的瓦斯抽采量大幅度提高。自此,3号煤、12号煤层中大钻孔代替密集小钻孔和倾斜岩石抽放巷技术得到推广,瓦斯治理技术水平得到进一步提升,中厚煤层单产从几十万吨上升到百万吨以上。

  都说“酒香不怕巷子深”。深藏于地层深处的瓦斯治理技术,一经推广应用,竟成了一个个经验,在同行之中广泛传扬——1996年6月,全国各大煤矿有关人员循声赶来,集聚阳泉矿务局,围绕“三大系统”“十项制度”瓦斯综合治理经验,深入交流、真诚取经。从那以后,瓦斯治理阳煤经验在全国同类矿井中得以推广应用;从那时起,全国瓦斯治理的“一面旗”高扬在阳泉矿务局的上空。

  成为“一面旗”,是褒奖,更是压力、动力。因为,在瓦斯治理漫漫长路中,不进则退。1997年,阳泉矿务局在15号煤采煤工作面成功试验“U+I”型通风方式,即“一进一回”+内错尾巷+走向高抽巷布置方式。这项技术的运用,使得阳泉矿务局在之后10年内未发生过15号煤工作面自然发火,15号煤综采放顶煤工作面瓦斯治理的难题得到根治,也更好地释放了综放工作面产能——2000年,综放工作面产量由100万吨提高至300万吨。

  不懈尝试,大胆变革,让阳煤集团瓦斯综合治理经验更丰富、更科学。而真正形成可推广的经验,除了实践,更需要总结、提炼,将实践升华到理论高度——2005年,以走向高抽巷为核心的“阳煤集团瓦斯综合治理技术”获得国家科学技术进步奖二等奖。

  本质治理阶段:构建“新模式”

  进入21世纪,张吉林的记录本变成了一摞厚厚的文件。“2002年,对煤炭行业来说是一个转折点,被称之为‘煤炭黄金十年’的开启之年。”回忆起煤炭行业的“鼎盛期”,张吉林言语中流露出开心,“当年1月,国家取消电煤指导价,煤价进入市场化,随之煤炭价格爆发式上涨,动力煤价格最高每吨达千元。”受高煤价的诱惑,煤炭行业出现“井喷式”发展,致使各种生产事故频发。瓦斯,这一煤与瓦斯突出矿井的“天敌”,更为嚣张。

  于阳煤而言,大多主力矿井分布在沁水煤田东部,地质条件复杂、瓦斯含量高、瓦斯吸附能力强、煤层透气性差等诸多因素,致使瓦斯抽采难度大。“自2006年起,集团公司开始对开采的突出煤层采取瓦斯抽采措施,其间引进了千米钻机、施工开采煤层(本煤层)钻机等新设备,运用了在底抽巷抽采突出煤层瓦斯的方法。”张吉林仔细看了看从文件中抽出的图纸。

  2006年年底,集团公司强制实施本煤层瓦斯预抽,以更好地落实国家“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理十二字方针,大幅度减少瓦斯超限对安全生产的威胁。随之,集团公司瓦斯治理从以邻近层瓦斯抽采为主逐渐向邻近层瓦斯抽采、本煤层抽采(井下千米钻机及长钻孔瓦斯抽采、保护层卸压瓦斯抽采、低透气性煤层增透抽采)、地面煤层气抽采等全方面、立体化的煤与瓦斯共采格局转变。

  “‘十一五’期间,集团公司大部分生产矿井的通风方式由建井时的并列式,演变为分区式多个主要通风机联合通风。”张吉林敲起了计算机,“新建投运主要通风机11台,增加风量16.57万立方米/分钟;改造14台,增加风量19.39万立方米/分钟;新建抽放泵站13个,新增抽放泵41台,增加抽排量2.1万立方米/分钟……”

  到2010年年底时,集团公司在全部有突出危险的采掘工作面积极推进区域预抽为主、局部卸压为辅措施,形成“密间距、大孔径、高负压、严封孔、长期抽、全覆盖”的规章制度,基本消除了突出危险,为治理瓦斯打下坚实基础。之后,经历从生产过程中治理向先治瓦斯再生产、从小区域块段预抽向大区域整体预抽、从防突措施型向采掘工程型转变的摸索与实践后,集团公司于2016年,以新景、新元、寺家庄三家为示范矿,试验瓦斯治理新技术、新工艺,并最终形成瓦斯治理“阳煤经验”——“7+3”瓦斯治理阳煤模式,包括“保护层开采、以岩保煤、小煤柱掘进、气相压裂、水力造穴、水力压裂、沿空留巷”7项技术和“钻孔抽采系统标准化、钻孔施工在线监控、抽采量精准计量”3项管理手段。

  以寺家庄为例,采用“以岩保煤+水力造穴”技术后,造穴钻孔的瓦斯浓度比普通钻孔提高1.2至2.7倍,瓦斯抽采量比普通钻孔提高3倍,煤巷掘进期间K1值超标次数降低80%,最高单进达到207米;采用“本煤层顺层钻孔预抽+气相压裂技术”后,抽采量可提高2至3倍,回采工作面最高日产达1.51万吨,且回采期间,工作面回风巷、上隅角、机尾均未出现瓦斯超限……

  实践说明,数据力证。“7+3”瓦斯治理阳煤模式为全国煤炭行业的瓦斯治理提供了阳煤实践,为解决沁水煤田深部开采瓦斯抽采世界性难题贡献了阳煤智慧,也成为阳煤“伏虎”路上新的里程碑!

  “一系列新技术、新工艺的推广应用,奠定了阳煤安全生产的基础。”张吉林合上记录本,重新将文件码整齐,“经过四十年共同努力,矿井排风量由12万立方米/分钟提高到62万立方米/分钟,瓦斯抽采量由0.8亿立方米/年提高到近14亿立方米/年,瓦斯抽采率由31.8%提高到72.2%,瓦斯治理能力的提升为阳煤安全高效发展创造了条件。当然,瓦斯治理任重道远,我们还须坚定决心、信心,为阳煤集团争当排头兵护航!”(李颖 郑晓丹)


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