煤礦災(zāi)害治理之難，莫過于瓦斯。近年來，隨著淮北礦業(yè)集團(tuán)下屬煤礦井巷的不斷延伸，采深的不斷增加，瓦斯賦存條件復(fù)雜、壓力不斷增大成為突出問題。瓦斯不治、永無寧日，突出不防、礦毀人亡，如何創(chuàng)新攻關(guān)破“難題”？
前不久，神源煤化工7703工作面地面井日產(chǎn)氣量突破3萬立方米，瓦斯抽采率達(dá)85%以上，創(chuàng)歷史新高，標(biāo)志著集團(tuán)地面井瓦斯抽采最大化技術(shù)取得新的突破。
淮北礦業(yè)集團(tuán)櫛風(fēng)沐雨66年，歷史上經(jīng)常被“瓦斯”問題襲擾，不勝其煩。近年來，集團(tuán)構(gòu)建了“井下可靠、地面高效”的井上、井下一體化瓦斯治理新模式，在空間上實(shí)現(xiàn)井上、井下全覆蓋立體抽采，在時(shí)間上實(shí)現(xiàn)采前、采中、采后全時(shí)段連續(xù)抽采，全面提高治災(zāi)的精準(zhǔn)性、可靠性，保障礦井安全生產(chǎn)。
打破思維定勢，創(chuàng)新瓦斯治理新路徑
煤礦在推進(jìn)高質(zhì)量發(fā)展的進(jìn)程中，至少包括三個(gè)核心指標(biāo)，即安全、高效、綠色，其中安全是核心中的核心。
瓦斯作為煤炭開采的伴生物，與煤共生，居煤礦五大災(zāi)害之首，曾一度成為煤礦安全生產(chǎn)中最為棘手的難題之一。淮北礦業(yè)集團(tuán)黨委書記、董事長方良才強(qiáng)調(diào)，要牢固樹立“100-1=0”的風(fēng)險(xiǎn)意識，以最大力度防范風(fēng)險(xiǎn)、化解危機(jī)，始終堅(jiān)持高舉高打，“狼性”治災(zāi)，推進(jìn)裝備升級、嚴(yán)格治災(zāi)工程考核、強(qiáng)推抽采“四化”和鉆探“兩個(gè)標(biāo)配”、落實(shí)“六個(gè)抽采最大化”，“多管齊下”提升瓦斯治理水平，為集團(tuán)瓦斯治理指明了方向。
據(jù)了解，“十一五”“十二五”期間，淮北礦區(qū)瓦斯治理模式主要為開采保護(hù)層+井下密集鉆孔預(yù)抽，實(shí)現(xiàn)了安全開采。然而，隨采深增加，瓦斯壓力和含量升高，傳統(tǒng)井下密集鉆孔預(yù)抽措施存在治理周期長、鉆孔施工安全風(fēng)險(xiǎn)大、治理效果不佳等問題。隨著主采煤層升級為突出煤層，深部開采的強(qiáng)突出區(qū)域沒有可供選擇的保護(hù)層。因此，亟需優(yōu)化瓦斯治理方案。
推動瓦斯治理是現(xiàn)實(shí)所需，更是企業(yè)責(zé)任。集團(tuán)先后提出并踐行“‘一通三防’是‘定海神針’”“重大災(zāi)害可防可控”“治災(zāi)不達(dá)標(biāo)堅(jiān)決不掘采”等先進(jìn)理念，創(chuàng)新“井下可靠、地面高效”的一體化瓦斯治理模式。
“我們不斷創(chuàng)新思維，推動瓦斯從滿足掘采治理為主到區(qū)域超前治理為主，從井下治理到井上下聯(lián)合治理，從單一技術(shù)手段到多種技術(shù)集成創(chuàng)新，從注重治理到治理與利用并重，實(shí)現(xiàn)了瓦斯治理最大化、規(guī)范化、精細(xì)化、信息化的轉(zhuǎn)變。”集團(tuán)通防地測部部長丁衛(wèi)平說。
祁南礦運(yùn)用先進(jìn)的全數(shù)字地震儀精準(zhǔn)地質(zhì)探查，助力瓦斯治理工作
打破思維定勢，創(chuàng)新瓦斯治理新路徑成為淮北礦業(yè)集團(tuán)全新選擇。在臨渙礦，創(chuàng)新應(yīng)用井下鉆孔施工多臺鉆機(jī)無線集控、遠(yuǎn)程啟停、自動鉆進(jìn)、姿態(tài)調(diào)整、故障診斷、互聯(lián)互通以及“渣水不落地、遠(yuǎn)程集中分離”等技術(shù)，建成智能化鉆探作業(yè)線地面集控中心，實(shí)現(xiàn)井下鉆探集群化、井下作業(yè)智能化，大幅提高了作業(yè)效率和安全效果。
臨渙礦建成智能化鉆探作業(yè)線地面集控中心
近年來，集團(tuán)積極引入“大國重器”，先后11臺盾構(gòu)機(jī)在淮北礦區(qū)大放“異彩”，安全高效掘進(jìn)，為治災(zāi)工程實(shí)施提供充裕時(shí)間。通過技術(shù)創(chuàng)新、管理變革和理念轉(zhuǎn)變，構(gòu)建了獨(dú)屬于淮北礦業(yè)集團(tuán)瓦斯治理的全新格局。
井上下立體協(xié)同，實(shí)現(xiàn)“多快好省”治瓦斯
淮北礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜、自然災(zāi)害嚴(yán)重，現(xiàn)有16對生產(chǎn)礦井中，煤與瓦斯突出礦井11對、高瓦斯礦井5對，礦井?dāng)?shù)量多、災(zāi)害嚴(yán)重、單井產(chǎn)能較低。
志不求易者成，事不避難者進(jìn)。近年來，集團(tuán)按照上“讓”、中“抗”、下“避”的技術(shù)思路，確立不同煤層、地質(zhì)條件下A、B、C、C+、D五種井型結(jié)構(gòu)，研發(fā)地面井施工成套技術(shù)，大幅提升地面井抽采效果。
地面大井徑瓦斯采動井在楊柳礦建成并投入使用
2020年以來，集團(tuán)累計(jì)施工地面采動井400余口，抽采效果持續(xù)穩(wěn)定。其中，蘆嶺礦Ⅲ1022工作面地面井單井最大抽采純量達(dá)36立方米/分鐘、總抽采量達(dá)450萬立方米，工作面抽采純量65立方米/分鐘，抽采率92%。
2021年以來，集團(tuán)推廣地面L型多分支井瓦斯抽采技術(shù)工藝，先后在10余個(gè)工作面成功實(shí)施，單井日抽采純量最大達(dá)8400立方米，實(shí)現(xiàn)回采工作面單井連續(xù)高效抽采。
2022年以來，集團(tuán)先后在楊柳礦1077、蘆嶺礦Ⅲ1022、神源煤化工7703等工作面成功實(shí)施大口徑 D型井（工作管直徑339.7毫米），楊柳礦1077工作面13號D型地面瓦斯抽采井抽采混合量、純量分別達(dá)65立方米/分鐘、45立方米/分鐘，抽采影響半徑達(dá)150米，工作面抽采率提升至90%以上。
神源煤化工技術(shù)人員在對地面瓦斯抽采井進(jìn)行計(jì)量調(diào)校
為解決大埋深、高瓦斯含量和高瓦斯壓力煤層瓦斯治理難題，“十二五”以來，集團(tuán)先后在蘆嶺礦施工3口地面水平分段壓裂井組，優(yōu)化碎軟煤層瓦斯地面抽采頂板分段壓裂水平井布井方案，不斷完善定向多簇射孔技術(shù)，效果十分顯著。其中蘆嶺礦Ⅲ2采區(qū)實(shí)施LG01煤層頂板水平分段壓裂井，連續(xù)92天產(chǎn)氣量穩(wěn)定在1萬立方米以上，連續(xù)512天平均日產(chǎn)氣707立方米，截至目前累計(jì)產(chǎn)氣820萬立方米，成為國內(nèi)首次在松軟煤層頂板鉆進(jìn)、分段壓裂改造煤層、排采良好的典型成功案例。
2022年開始，在蘆嶺礦Ⅲ4采區(qū)深部實(shí)施LG03地面水平分段壓裂井組，通過創(chuàng)新應(yīng)用分支探煤井眼軌跡精準(zhǔn)控制技術(shù)，將水平段壓裂長度增至1219米，當(dāng)年12月底正式產(chǎn)氣，單井日產(chǎn)氣量穩(wěn)定在8000立方米以上。
“地面瓦斯治理不受時(shí)間和空間的制約，能夠以‘超前施工時(shí)間’換‘井下作業(yè)空間’，降低了井下施工的安全風(fēng)險(xiǎn)。”蘆嶺礦礦長周為軍說。
“在瓦斯治理上，節(jié)約的巷道工程，就是省下來的時(shí)間和金錢，瓦斯不僅要‘治得住’，還要‘治得快、治得好、治得省’。”許疃礦總工程師劉韶文介紹，許疃礦32310切抽巷與工作面切眼內(nèi)錯(cuò)平距約160米，普通穿層鉆孔難以按照要求精準(zhǔn)控制預(yù)抽范圍。為解決切眼條帶煤層瓦斯治理問題，許疃礦應(yīng)用底板穿層順煤層定向長鉆孔治理措施，先注后鉆、下管護(hù)壁、鉆護(hù)一體，實(shí)現(xiàn)了條帶、面內(nèi)煤層瓦斯“一孔雙消”“以孔代巷”，節(jié)省底板巖巷工程150米。
近年來，集團(tuán)加大“以孔代巷”技術(shù)推廣應(yīng)用，通過應(yīng)用定向鉆機(jī)實(shí)施高位（攔截）長鉆孔、順煤層定向長鉆孔，以及研發(fā)LQ型全斷面鉆機(jī)“前掘后鉆”施工穿層鉆孔，全面取消了采掘工作面高位鉆場及底抽巷巷幫鉆場。
礦區(qū)各單位積極推廣應(yīng)用新技術(shù)新裝備，構(gòu)建災(zāi)害治理新模式
截至目前，已累計(jì)節(jié)省瓦斯治理巷道2.2萬米、穿層鉆孔65萬米，不僅減少了治災(zāi)工程量、提高了治災(zāi)效果，還解放了掘進(jìn)隊(duì)伍、降低了安全風(fēng)險(xiǎn)。
經(jīng)過不斷實(shí)踐創(chuàng)新，集團(tuán)總結(jié)出《淮北礦區(qū)松軟強(qiáng)突出煤層群井上下一體化瓦斯治理成套技術(shù)》，該成果多項(xiàng)技術(shù)達(dá)到世界一流水平，已在淮北礦區(qū)累計(jì)創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益4.7億元，間接經(jīng)濟(jì)效益27.4億元。
充足利用，變“廢”為“寶”，災(zāi)害治理上升新高度
“瓦斯抽放”曾是煤炭行業(yè)的習(xí)慣用語，瓦斯被視為有害之物從煤層中抽出來直接排放到大氣中。如今，變“抽放”為“抽采”，僅僅一字之差卻有本質(zhì)差別，那就是把瓦斯作為珍貴的能源。
在有效治理瓦斯的同時(shí)，淮北礦業(yè)集團(tuán)還積極探索瓦斯的綜合利用途徑，實(shí)現(xiàn)從“治瓦斯”到“用瓦斯”的轉(zhuǎn)變。
蘆嶺礦配套建成總裝機(jī)容量14.7兆瓦的瓦斯發(fā)電站
“瓦斯作為一種清潔能源，如果直接排放到大氣中，不僅浪費(fèi)資源，還會加劇溫室效應(yīng)。我們通過建設(shè)瓦斯發(fā)電站，將瓦斯轉(zhuǎn)化為電能，供企業(yè)內(nèi)部使用，減少碳排放，降低電費(fèi)，可謂一舉雙贏。”電力分公司副總經(jīng)理苗二礦說。
瓦斯利用就是資源，排放則是廢氣。近年來，集團(tuán)“深耕細(xì)作瓦斯利用”領(lǐng)域，先后新建青東、許疃、神源煤化工、信湖瓦斯電站，對朱仙莊等電站進(jìn)行擴(kuò)容改造，目前已建成12座瓦斯電站，裝機(jī)87臺、總裝機(jī)容量62.25兆瓦，不斷提升瓦斯利用水平，實(shí)現(xiàn)了瓦斯利用量、發(fā)電量持續(xù)增長。
通過積極推進(jìn)瓦斯綜合利用，推進(jìn)了礦區(qū)安全穩(wěn)定和綠色發(fā)展，真正做到了化害為利、變廢為寶。2024年1至11月份，已累計(jì)利用瓦斯9030.53萬立方米，發(fā)電15203萬千瓦時(shí)，利用率50%，節(jié)省燃煤近126.427萬噸，減少了二氧化碳等污染物的排放，不僅為企業(yè)節(jié)省大量的外購電成本，而且具有顯著的環(huán)保效益。
“綠色、低碳、高質(zhì)量發(fā)展”已經(jīng)成為全球共識。展望未來，淮北礦業(yè)集團(tuán)堅(jiān)持完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念，不斷探索煤與瓦斯共采共治新路徑，以更科學(xué)的技術(shù)、更先進(jìn)的裝備、更精細(xì)的管理，持續(xù)提高瓦斯綜合治理與開發(fā)利用水平，加速培育和發(fā)展新質(zhì)生產(chǎn)力，為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)和保障國家能源安全作出新的更大貢獻(xiàn)。
【短評】
何以解憂，唯有創(chuàng)新。
淮北礦區(qū)地質(zhì)條件復(fù)雜，“水、火、瓦斯、煤塵、頂板、地壓”六害俱全，尤其是瓦斯災(zāi)害更為突出。
多年來，淮北礦業(yè)集團(tuán)始終把瓦斯治理作為企業(yè)的“生命工程”，堅(jiān)持“創(chuàng)新是引領(lǐng)發(fā)展的第一動力”，堅(jiān)定“防”的態(tài)度和“治”的決心，把瓦斯治理“難題”當(dāng)成“課題”進(jìn)行專項(xiàng)研究。
針對淮北礦區(qū)煤層松軟、強(qiáng)突、低滲的中近距離煤層群特征，構(gòu)建了“井下可靠、地面高效”井上下一體化瓦斯治理新模式，實(shí)現(xiàn)規(guī)劃區(qū)、準(zhǔn)備區(qū)、生產(chǎn)區(qū)、采空區(qū)“四區(qū)”聯(lián)動治理，全面提高了治災(zāi)的精準(zhǔn)性和可靠性，為全國松軟強(qiáng)突煤層瓦斯區(qū)域治理提供了“淮礦模式”。正是集團(tuán)以創(chuàng)新推動技術(shù)手段升級，實(shí)現(xiàn)了瓦斯治理從“治理”到“智理”，從“治得住”到“治得好”的成功實(shí)踐。
隨著科技的飛速發(fā)展，智能化已成為瓦斯治理領(lǐng)域的關(guān)鍵發(fā)展方向。未來，數(shù)據(jù)的精準(zhǔn)采集與傳輸、智能分析與預(yù)測模型構(gòu)建、自動化抽采與通風(fēng)控制、機(jī)器人與無人化作業(yè)、遠(yuǎn)程監(jiān)控與專家決策，都是認(rèn)真研究和突破的方向。沒有“退路”就是“勝利之路”，“突破”就是“突圍”。集團(tuán)上下必須不斷創(chuàng)“新”提“智”，才能為企業(yè)高質(zhì)量發(fā)展注入強(qiáng)勁動能。
（審核：王慶永 責(zé)編：王宏杰）