井下做不了的事兒，就放到井上干——中煤新集公司二礦創(chuàng)新方法安全采煤側(cè)記

在中煤能源集團第二屆國企開放日期間，記者來到該集團下屬的新集公司二礦，了解該礦1煤層開采的情況。

據(jù)了解，2017年，中煤新集公司二礦周邊礦井發(fā)生了“5·25”隱伏陷落柱導(dǎo)通底板灰?guī)r突水淹井事故。這起事故充分說明，此煤田可能存在垂向?qū)ǖ赖陌l(fā)育，嚴(yán)重制約二礦的1煤層安全開采。同時，二礦受地面水系及巨厚推覆體影響，三維地震品質(zhì)極差，且不能進(jìn)行二次精細(xì)解釋，地面又不具備高精度三維地震勘探條件，不能有效探明隱伏垂向?qū)ǖ馈?/p>

“在此背景下，我們實施了1煤層開采底板灰?guī)r水地面超前區(qū)域探查治理工程，取代了以前的井下治理模式。以前的井下治理模式存在探查治理手段落后、工程量大、效率低下等缺陷，且井下鉆孔施工過程中存在高壓水、瓦斯噴出的風(fēng)險，施工難度大，地面超前區(qū)域探查治理模式規(guī)避了這些風(fēng)險?！痹摰V礦長萬磊說。

為生存不得不采

新集公司二礦所在的淮南礦區(qū)煤層有26層，劃分為五組，從下往上依次是A組、B組、C組、D組、E組。A組煤是淮南礦區(qū)可采煤層中最下面的一組，包含1煤層和2煤層，儲量達(dá)17.5億噸。A組煤相對上部各組煤來講，煤質(zhì)優(yōu)、煤種好、煤層厚，其淺部受氧化影響，部分瓦斯已經(jīng)釋放，瓦斯含量相對較低。正因為這些優(yōu)點，A組煤被當(dāng)?shù)赜鳛榈V區(qū)的“新糧倉”。

2012年12月6日，新集公司二礦1煤層首采工作面210108工作面開始試生產(chǎn)。據(jù)介紹，1煤層開采前，二礦一水平B組煤已基本采完。由于二水平B組煤地質(zhì)構(gòu)造復(fù)雜、傾角大、回采難，逐步造成礦井生產(chǎn)接續(xù)緊張，礦井安全保障性差、經(jīng)濟效益低，導(dǎo)致二礦面臨減產(chǎn)，甚至提前閉坑的可能。

“二疊系山西組1煤層（A組煤）賦存條件好，煤炭富焦油、發(fā)熱量高，且地質(zhì)儲量豐富，但開采1煤層會受到底板灰?guī)r高承壓水威脅，存在突水淹井風(fēng)險?！比f磊說，“為了保證礦井正常采掘接續(xù)，延長服務(wù)年限，開采1煤層勢在必行?！?/p>

在摸索中前進(jìn)

如何消除底板灰?guī)r高承壓水害，及早解放1煤層是擺在新集公司二礦面前的一道難題。

“因為我們是公司第一處開采1煤層的礦井，無經(jīng)驗可循。我們組織相關(guān)人員多次到有1煤層開采經(jīng)驗的煤礦調(diào)研，學(xué)習(xí)他們的開采經(jīng)驗；在地面施工鉆孔，對1煤層底板太原組及奧陶系灰?guī)r水文地質(zhì)情況進(jìn)行探查、收集資料；建立地面鉆孔水位動態(tài)觀測系統(tǒng)，對太灰、奧灰水位進(jìn)行實時監(jiān)控。”新集公司二礦地測副總工程師張愛華說，“同時，我們與中國礦業(yè)大學(xué)合作，開展了1煤層開采底板灰?guī)r水害防治技術(shù)研究，利用脆弱性指數(shù)法對1煤層底板灰?guī)r突水危險性進(jìn)行綜合分區(qū)評價，并結(jié)合突水系數(shù)法進(jìn)行綜合分析，得出二礦的1煤層總體處在較安全區(qū)域，區(qū)域發(fā)生突水的機率較小?！?/p>

據(jù)張愛華介紹，他們基于1煤層底板灰?guī)r具有弱富水、低存儲、少補給等特征，經(jīng)過多次完善，制定了以超前探查與注漿加固相結(jié)合的總體防治水方案，即采用物探、鉆探、水文地質(zhì)試驗等綜合手段，超前探查1煤層底板相對富水區(qū)域及垂向?qū)Вê┧ǖ?；采取注漿加固封堵措施，查治結(jié)合、先治后掘、先治后采，實現(xiàn)了1煤層三個采區(qū)11個工作面的安全帶壓開采。

與此同時，他們又按照《煤礦防治水細(xì)則》《安徽省煤礦防治水和水資源化利用管理辦法》的要求，努力實現(xiàn)由過程治理到源頭預(yù)防、局部治理到區(qū)域治理、井下治理到井上井下綜合治理、措施治理到工程治理、單一治水到治保結(jié)合的轉(zhuǎn)變；對1煤層底板灰?guī)r水開展了區(qū)域治理工程，堅守“開采受底板灰?guī)r承壓水威脅的煤層時，必須堅持奧灰水與太灰水并重，地面區(qū)域超前探查治理”的原則，執(zhí)行重點查治垂向?qū)ǖ赖牡装寤規(guī)r水綜合防治方案，采用地面超前區(qū)域探查治理工程，超前探查1煤層底板垂向隱伏導(dǎo)（含）水構(gòu)造，針對區(qū)域治理工程中鉆井液漏失量大、注漿量明顯增大的區(qū)域、構(gòu)造破壞區(qū)域、物探異常區(qū)域的施工鉆孔進(jìn)行重點驗證。

目前，該礦地面區(qū)域治理一期工程（2301采區(qū)和2201采區(qū)）于2020年7月結(jié)束鉆探工程，二期工程（2401采區(qū)）已開始施工，預(yù)計2023年3月結(jié)束。屆時，二水平1煤開采區(qū)域?qū)崿F(xiàn)地面區(qū)域治理工程全覆蓋，解放1煤層優(yōu)質(zhì)煤炭資源2311萬噸，確保1煤層安全連續(xù)開采。

微振系統(tǒng)實現(xiàn)超前檢測

在實施地面區(qū)域治理的同時，該礦還利用礦井水害微震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)實現(xiàn)超前檢測。

地面鉆孔水位動態(tài)觀測系統(tǒng)

據(jù)介紹，礦井水害微震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)重點監(jiān)測1煤層底板150米深度范圍內(nèi)隱伏導(dǎo)水構(gòu)造、裂隙薄弱帶位置、底板破壞程度等。他們通過提前埋設(shè)檢波器，由井下微震監(jiān)測分站對微震事件發(fā)生的時間、地點、頻數(shù)等數(shù)據(jù)進(jìn)行采集，經(jīng)井下工業(yè)環(huán)網(wǎng)傳輸至地面服務(wù)器。地面技術(shù)人員再通過遠(yuǎn)程系統(tǒng)獲取這些數(shù)據(jù)后，經(jīng)礦井水害微震監(jiān)測數(shù)據(jù)處理軟件進(jìn)行處理分析，獲得微震事件數(shù)量、發(fā)生層位、能量等信息，對突水通道形成過程及采掘工作面安全性等進(jìn)行監(jiān)測評價，并編制成微震監(jiān)測日報反饋給相關(guān)領(lǐng)導(dǎo)。

“我們結(jié)合礦井水文地質(zhì)條件，研究1煤層開采期間底板灰?guī)r是否存在隱伏構(gòu)造及其演化規(guī)律、底板導(dǎo)水通道發(fā)育及水力聯(lián)系變化情況、底板灰?guī)r突水機理；建立底板灰?guī)r水情危險性評價指標(biāo)及水害預(yù)警分級分類評價標(biāo)準(zhǔn)；針對有突水危險性地段，超前進(jìn)行分析評價、預(yù)警，并提出相應(yīng)的處置措施，形成適用于我們礦1煤層開采的底板灰?guī)r水害微震監(jiān)測預(yù)警體系，保障礦井安全生產(chǎn)?！痹摰V地測科科長吳東說。

目前，該礦230102工作面已建立了底板灰?guī)r水害微震監(jiān)測預(yù)警系統(tǒng)，實現(xiàn)了采前、采中、采后全過程監(jiān)測、數(shù)據(jù)處理、解釋、信息分類識別、水情水害預(yù)警預(yù)報，并要求每日對該工作面進(jìn)行分析、預(yù)報，確保該工作面安全開采。

“下一步，我們將繼續(xù)堅持‘奧灰水與太灰水防治并重，地面區(qū)域超前探查治理，井下物探鉆探驗證，微震系統(tǒng)全程監(jiān)控’的原則，確保實現(xiàn)1煤層底板灰?guī)r水遠(yuǎn)隔近疏的立體防治?！眳菛|說。（本報記者謝吉東 通訊員錢陳勇）