寒潮再次來襲，晉北地區(qū)朔風(fēng)凜冽、寒氣襲人。近日，記者來到地處靜樂縣的霍州煤電汾源煤業(yè)，卻看到一派熱火朝天的工作景象：地面注漿站的工人們正在為保水開采加緊作業(yè)，通過鉆孔輸送漿液，確保井下煤層底板變得更加堅固。
近年來，山西焦煤在深入推進(jìn)能源革命的進(jìn)程中，認(rèn)真踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，站在人與自然和諧共生的高度謀劃高質(zhì)量發(fā)展。汾源煤業(yè)毗鄰管涔山脈，臨近汾河源頭。該公司持續(xù)探索綠色發(fā)展的實踐路徑，通過保水開采有效化解了以往煤炭開采與水資源保護(hù)之間的突出矛盾。
錨定目標(biāo) 永葆趕考心態(tài)
“你看，這一層一層的就是煤層和含水層，煤在上水在下。煤炭開采通常要先排水。這是淺層水，下面是奧灰水……”在汾源煤業(yè)總工程師吳兵兵辦公室里，他對照著水文地質(zhì)圖，認(rèn)真地給記者上了一堂科普課。
保水開采，通俗講就是在煤炭開采過程中，保護(hù)好地下的含水層結(jié)構(gòu)，使含水層不受采煤擾動而發(fā)生開裂、錯斷現(xiàn)象，從而保護(hù)地下水的生態(tài)功能和供水功能。
汾源煤業(yè)開創(chuàng)的綠色保水開采科學(xué)路徑，也曾經(jīng)歷過一段艱辛的探索歷程。吳兵兵介紹，奧灰水位于含水層底層，水壓高、水量大，不僅關(guān)系水資源保護(hù)，更給礦井安全開采帶來極大壓力。早在2011年，霍州煤電就組織召開專題會議，致力于攻克奧灰水防治的難題。此后，他們歷時兩年，邀請一家又一家科研院所，咨詢了一批又一批專家，完成了一項又一項論證報告，最終確定了奧灰水治理方案。2013年10月，山西省首項煤層底板注漿加固工程在汾源煤業(yè)全面啟動，該礦綠色保水開采正式拉開帷幕。
那時，既沒有經(jīng)驗可循，也沒有模式可搬，每一項工作都是在摸著石頭過河。在井下首個回采面實施煤層底板注漿過程中，有一次，鉆孔施工到接近奧灰水頂面時，涌水量突然增大，鉆孔出水直沖巷道頂板……在經(jīng)過8小時的全力奮戰(zhàn)后，通過采取關(guān)閉孔口管、增加排水能力等多項措施，水位才逐漸降了下來。
吳兵兵告訴記者，當(dāng)時的整體注漿加固雖然有了效果，但實際運用過程中發(fā)現(xiàn)由于煤層底板破碎及高水壓，井下采掘活動時刻面臨突水風(fēng)險，井下底板注漿大多需要在井下已有采掘工程基礎(chǔ)上開展，安全和生產(chǎn)存在矛盾；同時，井下施工鉆孔受高水壓影響，本身存在安全風(fēng)險，會對施工人員人身安全造成威脅。治本之策唯有進(jìn)行地面區(qū)域注漿治理。
錨定這一目標(biāo)，汾源煤業(yè)堅持創(chuàng)新不止步、攻堅不停歇，對注漿方法實施全面改革。2020年，山西焦煤揭榜省科技廳“汾源煤業(yè)綠色環(huán)保高效保水開采技術(shù)實施與研究”項目。由此，汾源煤業(yè)成為了山西省首個嘗試在地面對奧灰水隔水層進(jìn)行改造，實現(xiàn)煤礦安全帶壓開采的試點單位，承擔(dān)起先行先試、引領(lǐng)示范的重?fù)?dān)。
攻克難關(guān) 展現(xiàn)奮斗姿態(tài)
“項目落戶到汾源煤業(yè)，我們覺得很高興，但也倍感壓力。毫不夸張地說，那段時間，我就連晚上做夢時都想著地面區(qū)域治理的事。”汾源煤業(yè)黨委書記、董事長、總經(jīng)理李增祿坦言。
橫下一條心，鉚足一股勁。該團(tuán)隊一天當(dāng)做兩天用，兩步并作一步走，積極走出去對標(biāo)先進(jìn)，先后深入安徽淮北、河南趙固一礦二礦注漿現(xiàn)場，全方位深入調(diào)研。調(diào)研結(jié)束當(dāng)天，大家就完成了各自的調(diào)研總結(jié)，最終形成了成熟的調(diào)研報告。在“走出去”的同時，他們也主動把科研院所的專家“請進(jìn)來”，深入一線，現(xiàn)場指導(dǎo)，廣泛引進(jìn)吸收、消化應(yīng)用先進(jìn)技術(shù)，不斷推進(jìn)項目建設(shè)。
2021年3月，汾源煤業(yè)二采區(qū)地面區(qū)域治理工程正式啟動。
由于關(guān)系到項目成本、安全生產(chǎn)等方方面面的因素，地面注漿站位置的選擇尤為關(guān)鍵。該項目所涉及井下治理范圍的地表區(qū)域基本都在山坡上，關(guān)系到耕地、植被、森林保護(hù)等問題。項目組和施工方聯(lián)合作戰(zhàn)，每天帶著干糧上山，天黑后才下山，連夜召開碰頭會，根據(jù)交通運輸、自然災(zāi)害、地質(zhì)條件、材料輸送等因素不斷調(diào)整優(yōu)化場地選址及建設(shè)方案。施工方點贊說，以往這么大的工作量，最少也要花半個多月，而經(jīng)過通力合作，汾源煤業(yè)最終不到一周就確定了注漿站和地面鉆場的位置及建設(shè)方案。
開局就是決戰(zhàn)。在相繼解決了鉆場雨季排水、注漿站巡查維護(hù)、選址之后的土地征用等一系列問題后，2022年5月8日，二采區(qū)控壓保水開采地面區(qū)域治理工程（一期）正式開工。運行了一個多月，狀況平穩(wěn)，但就在所有人稍稍松了一口氣時，首個鉆孔施工出現(xiàn)了漿液漏失現(xiàn)象，這可急壞了所有人。
“鉆頭無法繼續(xù)向前鉆進(jìn)，進(jìn)退兩難。我們連夜與施工方、設(shè)計方、監(jiān)理方共同研究，一分鐘都不敢耽誤?！狈谠疵簶I(yè)地質(zhì)防治水管理部副部長原寧波回憶，經(jīng)過大家共同協(xié)商，決定起鉆對漏失段進(jìn)行注漿堵漏。
之后經(jīng)過連續(xù)20多天的注漿，截至2022年6月27日，注漿量已達(dá)7025噸，大大超過單個鉆孔預(yù)計注漿量，孔口壓力卻只上升到1.5MP，離設(shè)計要求的4MP相差甚遠(yuǎn)。若不能解決這個問題，不僅注漿量將嚴(yán)重超計劃，工期嚴(yán)重滯后，而且前期做的所有工作將前功盡棄。
面對鉆孔漏失這只攔路虎，汾源煤業(yè)項目團(tuán)隊突破思維定勢，尋求管用之策。在向省內(nèi)各處地質(zhì)、防治水專家咨詢，并在網(wǎng)上收集國內(nèi)外相關(guān)資料后，確定了間歇注漿方案。經(jīng)過一個循環(huán)的間歇注漿后，鉆孔起壓有了一定效果。但項目組堅持精益求精、追求卓越，仍在奮力攻關(guān)，尋求技術(shù)上的進(jìn)一步突破，達(dá)到更加理想的效果。
交出答卷 保持奔跑姿態(tài)
集眾智、匯群力、成良策。2022年8月4日，二采區(qū)控壓保水開采區(qū)域治理技術(shù)論證會在汾源煤業(yè)召開。這次論證會云集了水文勘查專家、地質(zhì)防治水行家、技術(shù)大拿等眾多大咖。大家逐條對二采區(qū)控壓保水開采區(qū)域治理工程施工過程中出現(xiàn)的技術(shù)瓶頸問題進(jìn)行了深入交流和論證，思路進(jìn)一步明晰，方案躍然紙上。
圍繞“只有注漿注到位，才能確保安全生產(chǎn)”的原則，汾源煤業(yè)地面區(qū)域治理工程從源頭對井下工作面的水害問題進(jìn)行超前治理，建立了一套完整的涵蓋“設(shè)計→鉆探施工→地面制漿→地面注漿→效果檢驗→現(xiàn)場技術(shù)管理→工程效果驗證”等方面的技術(shù)規(guī)范管理體系。
在注漿時漿液應(yīng)保證先稀后稠，采取能注即注的方法，以質(zhì)量保障為主，禁止采取其他人為手段(添加骨料)控制注漿量；注漿量的控制應(yīng)參考井下工作面在奧灰段注漿情況，計算出井下奧灰單米注漿量；在漏失量超過5m3/h就要開始注漿，在長距離(150m) 范圍內(nèi)不漏漿的情況下，必須通過洗孔、壓水試驗來疏通裂隙，根據(jù)壓水實驗結(jié)果確定是否注漿；每個分支孔都要做好施工設(shè)計，繪制較準(zhǔn)確的鉆孔施工預(yù)想剖面圖，并在施工中不斷修改完善，確保鉆孔在目標(biāo)層的鉆遇率……
項目組不放過每個步驟、每個環(huán)節(jié)、每個細(xì)節(jié)，細(xì)致研究，確保落實到位。在團(tuán)隊成員共同努力下，截至目前，工程施工期間出現(xiàn)的幾次鉆孔漏失現(xiàn)象，已全部采取相對成熟安全的技術(shù)措施進(jìn)行了處理，推動了工程進(jìn)展，減少了注漿材料的流失。
截至2023年，汾源煤業(yè)先后完成了5-101、5-102、5-103、5-104、5-106等5個工作面的底板注漿加固改造，礦井總涌水量控制在110m3/h，比地質(zhì)報告及水文勘測報告預(yù)測涌水量減少了一半以上。保水開采交出了3份成績驕人的賬單：消除底板奧灰水害威脅，算好了安全賬；預(yù)計可解放煤炭資源3805.7萬噸，算出了效益賬；每年地下水大約少排放175萬噸，算精了環(huán)保賬。
艱苦奮斗碩果豐。汾源煤業(yè)保水開采實現(xiàn)了安全、環(huán)保、精益的完美統(tǒng)一，也打造出了煤炭資源開采與水資源保護(hù)相協(xié)調(diào)的“山西焦煤模式”。未來，他們會在綠色高效保水開采方面繼續(xù)探索，為我省深入推進(jìn)能源綜合改革提供山西焦煤方案，貢獻(xiàn)山西焦煤智慧。
來源：山西焦煤
