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陕煤韩城矿业公司技术与管理并重—— 推动瓦斯灾害治理从愿景到现实
发布时间:2023-10-17     作者:陈凤鸣 韦哲君 卫宝娜   点击量:1132   分享到:

上半年,全矿井应力场数字孪生同化反演技术在陕煤集团韩城矿业公司桑树坪矿取得突破,成功绘制了国内首张全矿井地应力和瓦斯含量综合等值线图,填补了全矿井大尺度采掘应力场研究的空白。这项技术由该公司与中国矿业大学组建的科研攻坚小组,经过一年半时间研究而成。

这是该公司探索形成的“10+4”瓦斯灾害治理模式、推动瓦斯灾害治理从愿景到现实的一部分。50多年来,韩煤人怀揣“韩煤梦”,聚焦“卡脖子”难题集成攻关,取得系列成果。

10项技术解决“卡脖子”难题

韩城矿业公司是全国瓦斯灾害严重的国有企业之一。矿区煤层赋存条件复杂,水、火、瓦斯、煤尘、顶板五大灾害并存,是全国罕见“三软”煤层,瓦斯含量高、透气性差,安全管理难度大。近年来,该公司集中优势力量,加强与国内研究机构合作,致力于瓦斯灾害治理和技术攻关。

说起瓦斯抽采技术,韩城矿业公司副总工程师、全国煤矿瓦斯防治先进个人王建利如数家珍:“在复杂地质条件下,我们相继攻克了地面L型井水力压裂区域瓦斯排采、穿层钻孔‘钻冲护’一体化瓦斯抽采、顺层钻孔超高压水力割缝增透瓦斯抽采等10项瓦斯抽采技术。”

韩城10+4.png

每一项技术创新都体现在瓦斯抽采水平提升和工艺优化上,凝聚着许多人的智慧与汗水。

以穿层钻孔“钻冲护”一体化瓦斯抽采技术为例,桑树坪矿总工程师屈花荣介绍,原有瓦斯治理技术只能实现“钻冲”一体化,施工效率低,抽、掘、采之间矛盾重重。2022年,该公司与中国煤科西安研究院合作,开展穿层钻孔“钻冲护”一体化成套技术装备研究。2023年6月,双方研发出一套可完成岩段成孔、煤段冲孔造穴、筛管护孔等全部流程工作的钻具,在抽采效果不变的情况下,施工效率提高75%以上。

王峰矿首采区瓦斯总储量约4.3亿立方米。该矿总工程师曹新奇表示:“我们多次就‘三软’煤层进行科研试验,攻克了地面L型井水力压裂区域瓦斯排采技术。在首采区约4.9平方公里面积内,根据首采盘区共设计施工了23口L型抽采井。这些抽采井全部压裂并实现正常排采,管道预抽采瓦斯浓度最高达90%。更重要的是,地面打钻不受巷道和时间限制,从理论上可以降低抽采成本,还可以提前几年预抽,大范围释放区域瓦斯,为后期安全开采创造条件。”

从局部治理到区域治理,从生产过程治理到开采前抽采达标,从“措施型”到“工程型”抽采……在10项瓦斯抽采技术与矿井地应力和瓦斯含量综合等值线图等辅助抽采技术的“加持”下,该公司瓦斯灾害治理能力大幅提升。

“四化”建设牵住精准治理“牛鼻子”

抽采“四化”(抽采工程化、过程视频化、施工标准化、计量精准化)建设,则将该公司瓦斯治理的重点转移到抽采过程管控、过程可追溯等管理创新方面,逐渐形成了以10项瓦斯抽采技术和“四化”建设为主要内容、技术与管理并重的“10+4”瓦斯灾害治理模式。

王建利介绍,瓦斯抽采“四化”建设将瓦斯抽采作为系统工程来抓,体现全盘谋划、整体协调、超前组织、精准施工的工作思路。通过加强“四化”建设,该公司让隐蔽工程成为可视工程,推进作业标准化管理,做到孔到位、护到位、严封孔;通过分单元精准计量,实现抽采达标动态智能评判。

在井下,钻孔瓦斯浓度高达70%至90%,但输送到地面瓦斯发电站,瓦斯浓度衰减至13%左右。技术人员判断,是井下到地面成千上万个抽采管道接头漏气造成的。大家在管道联接和接头密封效果上做文章,“对症下药”,减少瓦斯浓度衰减,地面瓦斯浓度提高到26%。

走进韩城矿区,随处可见通风专业技术人员通过手机终端,查看井下防突措施落实情况,监管井下钻孔瓦斯抽采情况,办理相关审批手续。其中的关键就是智能防突管控平台。

这是该公司自主研发的第一个软件,2022年获得软件著作权。智能防突管控平台以瓦斯抽采精准计量、钻孔施工等防突记录、安全监控系统、煤层瓦斯基本信息数据为基础,针对瓦斯抽采与防突施工过程中的重点、盲点和薄弱点,构建瓦斯治理质量全动态、全视角管控体系,提高工作效率,确保防突信息真实、及时、可追溯。目前,该平台已推广至黄陵、彬长、铜川等矿区。

下峪口矿矿长张杰清楚地记得,当时和大家伙儿一起探讨瓦斯灾害治理走过的路。他介绍,我们先后规范了标准化作业流程,优化了封孔材料和工艺,解决了煤壁的漏风问题,顶板定向钻孔、水力压裂、强化抽采技术等相继取得突破,工作面一个单元的浓度一下子提高到45%,地面瓦斯浓度最高达到28%,这一成绩改写了陕西省的最高纪录。

通过严格管理,该公司坚决遏制瓦斯、煤尘等重特大事故发生,实现安全高效开采,保障了生产接续和产能释放,原煤产量较10年前翻了一倍。截至8月底,下峪口矿、桑树坪二号井井下连续安全生产周期分别超3200天、2200天。2022年,该公司6座瓦斯发电站总装机容量达25.4兆瓦,地面泵站平均抽采浓度26%,瓦斯发电量9800万千瓦时,实现产值6000万元,减少碳排放量约69万吨,连续8年未发生瓦斯事故。

韩城矿业公司党委书记、董事长张维新表示,要在既“零超限”又“零排放”基础上,向“探得清、治得准、治得住、治得快、治得省、碳减排、碳交易”瓦斯治理愿景挺进,把灾害治理成效与生产组织协调起来,推动煤炭智能开采、绿色开采,实现效益最大化。(陈凤鸣 韦哲君 卫宝娜)