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彬长矿业:“11235”新机制 长缨在手缚“水魔”

作者: 弯桂清 白杨杨     时间: 2022-10-03     点击: 查询中   

近日,陕西省人民政府发布2021年度陕西省科学技术奖励的决定,陕煤集团彬长矿业公司“西部矿区煤矿开采顶板水害防控关键技术及应用”项目荣获2021年度陕西省科学技术进步一等奖。

俗话说,“水火无情”。彬长矿业下属5对矿井地质及水文地质条件均为“复杂”型,顶板水、离层水、老空水、断层水、井筒水等5种典型水害影响矿井安全生产。近年来,面对水害威胁,彬长矿业积极探索创建以“地质透明、科技引领、系统保障”为支撑的“11235”水害防治新机制,有效保障了各矿井“正常开采、有灾无害”。

围绕1个安全目标

针对彬长矿区涌水量大的特征,确立“有水无灾”的水害“零事故”目标。

坚持1个管理理念

彬长矿区内的洛河砂岩水、离层水、老空水、断层水、井筒水等水害,归根结底都是以顶板巨厚洛河组含水层为主要充水水源。因此,针对矿区水害特征,积极探索形成并始终坚持“立体探查、精准预报、主动疏放、综合治理”这一防治水管理理念。

探索2条治理路径

彬长矿业根据区内矿井涌水特征及分布情况,在防治水实践中积极探索矿井水清污分离、污水井下过滤等高效排水路径和“截流式”开采布局、矿井水综合利用等绿色减排路径,形成了“水煤分离、分区排水、清污分排、综合利用”的矿井水管理模式,助力矿井安全绿色开采。

筑牢3项基础保障

透明地质是基础保障。彬长矿业严格落实地质条件综合勘查与动态监测2项基本措施,建立了地质数据库和智能地质保障系统2大分析应用平台,同时,在小庄矿建成公司首套煤矿智能地质保障系统,保障地质成果资料的“多源化收集、智能化分析、透明化应用”。另外,应用长距离定向钻探技术超前探查掘进前方构造及水害,施工顶底板探查钻孔查明巷道地质条件,并通过“微震+电法”随采物探新技术,实时采集回采工作面覆岩破裂震动信号和顶底板电阻率变化,对采煤工作面隐伏构造、应力集中区、突水危险区等致灾地质因素进行动态监测。

排水系统是安全保障。彬长矿区水害问题严重,涌水量大是区内各矿井水害的主要特点。彬长公司积极组织各矿井建成了主要排水系统和强排系统,同时根据矿井采掘规划进行排水系统扩容和分区排水系统建设,另外在回采工作面建立不小于预测最大涌水量2倍的排水系统,确保系统能力满足矿井排水需求,并建立井上下水文监测系统对钻孔水位及井下涌水量变化情况进行实时监测预警,形成井上下联合监测水害防治模式,有效保证矿井生产安全。

科研技术是治理保障。面对复杂的水文地质条件和不断凸显的水害威胁,近年来,加大与科研院所合作,从充水水源、导水通道、充水强度三个方面开展防治水技术研究,以“科学预测、监测预警、主动泄水、优化疏排”为核心,采用探、防、疏、排、监等技术方法,先后开展了《复合煤层开采覆岩破坏规律及典型顶板水害综合防治技术研究》《工作面“两带”发育高度探查研究》等科研项目,探查了复合煤层开采覆岩破坏规律,形成了包含顶板水害精细探查预测、离层裂隙型水害主动疏排、集中泄水巷区域治水、采掘设计源头控水等关键技术的综合防治水技术体系。同时,根据相关规程、细则、标准,公司率先制定并发布了《彬长矿业煤矿防治水技术标准》,涵盖了公司及所属矿井井上下各项水害治理措施,提供了更符合自身特色的水害防治经验。

致力5种水害防治

洛河砂岩水害。采用多孔布置和分层抽水等方法,对其平面和垂向两个维度的富水差异性进行了精细探查,创新采用双packer(栓)分层抽水试验装备开展单孔10次以上抽水,按照垂向上的富水性差异、岩性差异和沉积特征差异,首次将洛河组含水层精细划分为“上中下”三段;根据矿井煤层赋存情况设计区域集中泄水巷,最大限度减少洛河砂岩水对矿井开采影响;优化工作面防治水设计,调整采煤工艺,通过留设挡水梁、砌筑拦水坝、构筑鱼脊梁等实现工作面涌水有序疏排。

离层水害。近年来,彬长矿业与中煤科工集团西安研究院等科研院所合作,逐渐掌握了离层水害特点及形成机理,确定了本区“上硬下软”互层型地层组合是形成离层水的关键地质因素。通过采取“地面直通式大孔径泄水钻孔疏导技术+井下离层水试验性疏放及钻探探查工程”井上下立体防治手段,在大佛寺矿40204工作面地表施工超前大孔径泄水孔、41207工作面开展井下离层水试验性疏放及钻探探查工程,实现了离层水害超前预警和降低涌水峰值目标,并利用工作面泄水巷实现了涌水自泄,实践形成了“综合监测预警、井上下联合疏排、采场涌水自泄”的离层水害井上下立体防治新模式。

采空区水害。始终坚持“查全、探清、放净、验准”采空水“四步工作法”,实行老空水害“三区”管理,所属矿井均配备了钻探距离超过千米的探放水专用定向钻机,成立了专职探放水队伍。针对自身采空区积水范围和积水量清楚的特点,彬长矿业采用定向钻机施工长距离分支钻孔,既减少了钻探工程量,又增大了探放水面积,解决了常规钻机探不准、放不净的难题,实现了采空区积水靶向式精准疏放。

断层水害。按照“查清范围、超前治理、加强支护、限高开采”的思路开展断层水害防治,通过井上下物探+钻探相结合的方式,查明了断层的产状、含(导)水性及影响宽度,超前500m在两顺槽对断层影响区域进行注浆加固,并在断层面两侧各75m范围内执行限高开采,保持匀速推进,减小采动对断层的扰动,确保了过断层前后未发生突水现象,实现了安全回采。

井筒水害。彬长矿业创造性运用“环形措施巷+注浆”工艺方法,通过在侏罗系直罗组底部选择上下均有稳定泥岩隔水层的粗砂岩地层,在该岩层内沿冻结孔外侧施工环形措施巷;在措施巷内采用插管引流注浆技术封堵冻结管外环形空间高压涌水,施工耳硐揭露冻结孔并进行割管、注浆,封堵涌水通道;最后用混凝土充填耳硐及环形措施巷,完成冻结管水害治理。该成果解决了立井全深冻结法施工后的水害问题,推动了煤炭领域深井井筒水害治理技术发展,被评为陕西省科学技术一等奖,并获得国家发明专利。(弯桂清 白杨杨)





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