隨著煤礦走向深部開采，瓦斯災害、頂板災害、水害、火災、熱害等級不斷提升，不同災害疊加，治理難度陡增。為確保深部開采安全，中國煤炭報特邀請部分煤炭企業(yè)相關負責人談思路、談經驗，以期為更多煤炭企業(yè)提供啟發(fā)和借鑒。
智能裝備先行
近年來，山東能源集團兗礦能源與院士專家、專業(yè)院校合作，聯合開展技術攻關，創(chuàng)造性地提出深部厚煤層工作面圍巖智能耦合控制理論，利用支架與圍巖強度、剛度、穩(wěn)定性耦合原理，從而實現煤炭開采支護、綜采、運輸智能協同的目標。
基于這一理論，兗礦能源設計并制造了剛度和強度平衡、整體結構自適應、可信可靠的系列高端液壓支架，研制出國產智能化高端裝備控制系統(tǒng)，配套建成高端液壓支架大型結構件機器人柔性智能化焊接車間、液壓支架全生命周期檢測檢驗平臺等。在技術攻關、科技研發(fā)過程中，兗礦能源建成了山東省高端綜采裝備和智能開采實驗室，形成了完整的“理論攻關—高端裝備設計理論—智能加工—檢測檢驗—工程示范”煤礦深部厚煤層智能開采關鍵技術與高端裝備制造協同創(chuàng)新體系。這些技術和裝備具有完全自主知識產權，對提高開采效率、提升智能化水平、保障安全生產等具有重要意義，為國內煤炭資源安全高效智能開采提供了堅實保障。兗礦能源趙樓煤礦坐落于菏澤巨野煤田，井深905米，最深工作面達960米，是兗礦能源深部開采立井之一。近年來，趙樓煤礦實施高可靠性、重裝備、自動化以及精簡人員的發(fā)展策略，全面推進智能化建設。趙樓煤礦先后高標準建成7個示范型智能采掘工作面，成功實施了50余項智能化工程項目。其中，7304智能化工作面集成了支架電液控制系統(tǒng)、采煤機慣導系統(tǒng)、視頻監(jiān)控系統(tǒng)、煤流變頻控制系統(tǒng)、智能泵站系統(tǒng)以及集控中心等，實現了采煤機記憶截割、支架自動跟機移架、實時視頻監(jiān)控以及遠程遙控操作等，可常態(tài)化完全自主智能開采。當前，深部開采面臨的災害之一是沖擊地壓。兗礦能源先后投入1億余元，開展沖擊地壓、礦震與地震相關領域的研究。兗礦能源與中國地震局、山東省地震局以及中國礦業(yè)大學等高校、科研單位建立了緊密的合作關系。先后進行了《煤礦礦震發(fā)生機理及防控關鍵技術研究與應用》《兗州礦區(qū)礦震災害機理與防治技術》等課題研究，共同實施了一系列具有前瞻性、實用性的項目，為煤礦安全高效開采提供了有力支撐。另外，兗礦能源專門建設了沖擊地壓防治實操培訓基地，重點提高沖擊地壓礦井技術人員、職工防沖實操能力和專業(yè)素質，使其掌握礦山地震、微震、應力等監(jiān)測系統(tǒng)的原理及應用情況，規(guī)范鉆屑法、卸壓工程等施工標準及流程。（陳勇）
精準施策防災
河南能源永煤集團所屬生產礦井19對，核定生產能力3109萬噸/年。經過40余年的高強度開采，永煤集團永城本部礦井淺部煤炭資源逐漸枯竭，已向深部開采挺進，其中埋深超800米的資源量超1億噸，部分礦井采深已達950米。永煤集團將深部開采作為一項重要課題，充分研究地壓、瓦斯等災害治理難題，投入大量科研力量，綜合運用先進技術手段，有效提升了深部開采安全水平和效率。在巷道掘進期間，永煤集團采用大直徑錨索、恒阻錨索支護技術，在巷道應力集中明顯、大斷面硐室等變形嚴重區(qū)域引進錨索束支護技術，有效控制巷道變形。在巖巷全面采用“先噴后錨+預留變形量讓壓二次局部補強”支護技術，斷面成型后先薄噴后支護，待礦壓穩(wěn)定后再復噴，有效解決了巷道收斂變形影響使用的難題。采用底板中空注漿錨索加固施工技術，即施工錨索后再進行注漿，將底板裂隙注實，待水泥漿凝固后對錨索施加預應力進行張緊，取得了較好的支護效果。永煤集團完善以總工程師為首的“一通三防”安全技術管理體系，對不同煤種、不同煤層、不同區(qū)域因災施策，“分類、分區(qū)、分級、一礦一策、一面一策”對癥下藥。創(chuàng)新封孔工藝，在車集煤礦2616中底抽巷采用漿膠一體恒壓封孔工藝，鉆孔平均始抽濃度達89.3%、在抽濃度達80.6%。優(yōu)化抽采方式，在順和煤礦2405措施巷實施定向長煤孔預抽煤巷條帶，持續(xù)8個月管路抽采濃度達到100%，平均純量每分鐘1.42立方米。綜合采用“壓風吹孔查找漏氣+二次封堵+帷幕注漿+透孔疏通+減少接頭+節(jié)點抹膠”等舉措開展鉆孔修復，使順和煤礦2406底抽巷單孔平均在抽濃度由37.1%提升至68.3%，車集煤礦2616中底抽巷干管瓦斯?jié)舛忍岣叩?/span>75%、氧氣濃度降至5%到7%，瓦斯治理效果顯著。永煤集團永城本部礦井平均采深在500米以上，加上井下生產設備散熱等因素，極易產生高溫熱害。尤其在夏季高溫天氣，井下溫度普遍達到30攝氏度以上，相對濕度接近100%。對此，永煤集團積極探索建立深部工作面通風降溫、機械制冷、個體防護“三位一體”熱害防治體系，形成了“全礦井井口制冷+全采區(qū)閉式制冷+局部頭面開式制冷”的井下制冷模式，在高溫熱害較為突出的礦井安裝了17部井下制冷裝備，使采掘頭面溫度降低2攝氏度至8攝氏度、濕度降低12%至24%，極大改善了作業(yè)環(huán)境。（范子毅）
做好技術儲備
四川省煤炭產業(yè)集團（以下簡稱川煤集團）現有生產礦井20對，核定生產能力1478萬噸/年。川煤集團所屬煤礦煤層賦存條件非常復雜，煤與瓦斯突出、高瓦斯礦井占比90%，水文地質類型復雜與極復雜礦井占比40%，傾斜和急傾斜煤層占比73.3%，極薄煤層和薄煤層占比45.4%。川煤集團20對生產礦井均采用平硐或斜井開拓方式，目前開采埋深為300米至600米。隨著開采的不斷延伸，5年后大寶頂煤礦、鐵山南煤礦，10年后太平煤礦、花山煤礦將面臨600米至800米深部開采難題。對此，川煤集團的總體思路是加強科技治災，加快智能化建設，提前做好技術儲備。如今，川煤集團深部開采主要面臨高應力、瓦斯災害、地溫地熱等難題。在高應力方面，隨著開采深度增加，地應力、圍巖應力、原巖應力必然隨之增加，對巷道成型、錨網索支護、過地質構造等帶來壓力。因此，川煤集團擬采取以下幾項措施。一是開展地應力測試。對深部開采煤層進行地應力測試，找準最大主應力方向，合理設計巷道走向與斷面，避開高應力區(qū)域。二是建立應力監(jiān)測預警系統(tǒng)。對深部開采煤層建立沖擊地壓預警系統(tǒng)，超前預判應力集中，減小應力災害。三是加強對關鍵層的控制。在淺部煤層回采時，利用切頂手段弱化老頂，減少應力顯現。在深部煤層回采時，切頂應延伸至關鍵層，弱化關鍵層的擾動，減少高應力顯現。在瓦斯災害方面，隨著開采深度增加，煤層瓦斯壓力增加，瓦斯災害治理難度升級，對川煤集團瓦斯治理提出更高要求。因此，川煤集團擬采取以下幾項措施。一是超前抽采治理瓦斯。在深部煤層回采前、水平開拓前，在地面或者上水平使用定向鉆機，對深部煤層瓦斯進行超前抽采。二是科學合理優(yōu)化開拓布置及采掘部署，采用保護層開采、卸壓層開采、穿層網格預抽等區(qū)域防突措施治理目標煤層瓦斯。三是采用增透技術提高抽采效果。利用水砂壓裂或二氧化碳預裂、水力沖孔、水力割縫等手段，增加煤層透氣性，提高抽采效果，降低煤層瓦斯含量。四是利用頂板定向長鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯、采用Y形通風方式等優(yōu)化通風系統(tǒng)，解決上隅角瓦斯超限難題。在地溫地熱方面，隨著開采深度增加，地熱效應越來越明顯，工人作業(yè)環(huán)境更惡劣。為此，川煤集團擬采取幾項措施。一是增加工作面配風。深部采掘工作面增加配風量，對工作面起降溫效果。二是建設智能化工作面。在深部采掘工作面優(yōu)先使用智能化設備，減少深部開采作業(yè)人數。
來源：中國煤炭報
