煤炭深部开采 不再是道难题

                    中国网2013-08-19

                      我国已有43个矿区,超过300座矿井的开采深度超过600米,近200处矿井开采深度超过800米,千米深井共47处,平均深度为1086米。
                      俗话说, 上天不易,入地更难。 随着我国越来越多的矿区进入深部开采范畴,煤矿开采深度也一次次被刷新。
                      与浅部开采相比,深部开采不仅成本提高,采矿环境和面临的技术难题也更为严峻,如何实现安全高效开采备受关注。我国目前开采深度最深的是新汶矿业集团(以下简称新矿集团)孙村煤矿,达1501米,是目前亚洲最深的矿井,新汶矿区的平均最大回采深度也达到1032米。新矿集团为实现安全高效开采,做了大量工作,积累了不少宝贵经验。
                      
                      一、灾害可怕不可畏,科学防治是关键
                      煤矿进入深部开采,面临岩层压力大、涌水量大、地温高、软岩变形大、煤与瓦斯突出、煤层自燃加重等现象,为矿井围岩控制、突涌水治理、防灭火、热害治理等带来了新挑战,安全开采系数难度加大。
                      实现安全开采,首先要防控这些重大灾害。为此,新矿集团确定了 超前防灾、科技治灾 的理念,积极引进先进技术,并制定超前防灾减灾的量化措施。
                      为科学防控冲击地压,新矿集团与俄罗斯、德国、波兰等国家知名科研院所及国内高校联合,制定出深部冲击地压防治五年规划,并建立了以采场覆岩空间结构理论为核心的冲击地压综合防治技术体系。记者了解到,新矿集团在防治冲击地压过程中,重点突出注重合理集中生产、工作面布置、工作面防冲安全评价,降低开采扰动、开采应力、围岩密度,并加强开采卸压、巷道支护、监测预警和个人防护。尤其对深部和浅部采掘工作面合理配采,避免人为造成集中应力区。同时,在掘进工作面实行 一班防冲卸压、两班生产 的生产组织模式,提前释放地压。目前,新矿集团已经建立了深部冲击地压综合预警平台,可实现集团公司、生产矿井、工作面三级实时监控。  
                      针对深部巷道在高应力条件下大变形、维护困难的特点,新矿集团在优化支护工艺结构的同时,研发了适用于不同类型深井高应力巷道的锚杆支护系统,每年减少失修巷道6000米以上。通过卸压与支护平衡控制理论的研究应用,使矿井90%以上的巷道处于卸压区和原岩应力区内,防止巷道变形破坏。而对在高应力软岩和大断面托顶煤等早期大变形条件下,应用高强高预应力让压支护技术,并对高应力大跨度硐室采用微型抗滑桩等复合支护,实现了高应力围岩的安全控制。  
                      此外,为应对高地温,新矿集团研发实施冰冷低温辐射降温技术和水源热泵局部制冷工艺,并引进德国WAT井下集中制冷降温系统,安装使用波兰TS-300B型井下局部制冷机组,构建了 风冷并举 矿井综合降温模式。目前,深井采掘工作面温度普遍保持在正常温度。
                      
                      二、 年龄 不是问题,集约与改革并行  
                      作为建矿于1956年的老矿区,战线长环节多,在开采深度加大的同时,成本更趋增多。为此,新矿集团提出了 系统优化再造,根治老矿深井综合病症 的思路,针对问题逐一攻克,努力实现集约生产。  
                      记者了解到,新矿集团主要对生产布局和生产系统实现优化。针对实际情况,该集团对矿井开拓布局、水平布置、区域布置和工作面布置进行了优化;并构更建合理高效的通风系统、提升运输系统、改造深部排水系统。  
                      以孙村煤矿为例,该矿新掘800米深立井,将6水平开采优化为2水平开采;并在-800米水平至-210米水平区间,新补掘两段皮带井,运输环节由9个减少到4个,运输效率提高50%以;将-1100米下山二、三采区 双翼开采 模式调整为以井底车场为中心的 大片盘 开拓布置方式,工作面走向长度增加到2500米,减少准备巷道工程量近2000米;矿井负压由3700帕降低到2108帕,风量由11800m3/min提高到16715m3/min;应用5部柴油机车、10部单轨吊,将运输网络延伸至工作面上下平巷及掘进迎头,降低职工劳动强度。  
                      矿区年龄渐长,工艺改革也不断翻新。首先是装备升级,新矿集团目前8对深井综采率达到94.35%,基本实现综采化,在用综掘机52台,230型及以上大功率综掘机27台,占总数的51.9%,综采综掘率不断提升。同时,不断创建数字化矿山,实现智能开采,在深部资源开采信息化和管理现代化领域加强开发研究。此外,为解放深部 三下 压煤、受水威胁储量,新矿集团采用绿色开采,目前已形成原生矸石综采充填、地面矸石似膏体自流充填等 五充一选 的系统工艺,适用于多种开采条件,能够满足充填物料多样选择和安全开采不同需求,提高采取回收率同时,延长了老区矿井的服务年限。
                      
                      三、企业管理是保障,管理模式不断创新  
                      为实现深部资源安全高效开采,新矿集团总结经验,不断创新安全管控模式,探索形成了集团管控、矿井自治的管理模式。  
                      据新矿集团相关负责人介绍,一方面,在集团公司层面建立专家库,由专家对矿井各生产系统进行评价,促使企业安全生产管理职能实现集团公司部门之间的 职能优化 、集团与基层矿井之间的 分工优化 、生产技术管理的 要素优化 。另一方面,生产矿井围绕建设本质安全型矿井的目标,根据评价结果,制定量化整改方案,预防发生,寻求最低事故率、最少损失和最优的安全投资效益。  
                      随着深井开采技术的日益成熟,新矿集团实施产业化运作,形成了一批专利技术,锻造了多支专业化队伍。记者获悉,目前,该集团已形成16家专业化公司,在服务内部市场的同时,也走向外部市场,成为企业新的盈利增长点,进而推进了产业结构的不断调整优化。孙村煤矿按照 技术产业化、服务市场化、配套专业化 的原则,组建了 制冷降温—新雪科技降温公司、立井维护—泰安杰诚设备安装有限公司、似膏体矸石充填—泰安新业建材公司、自动化控制—山东华腾科技自动化有限公司 等四个专业化公司,将成熟的深井开采配套技术转化为现实生产力,面向社会提供集设计、施工、安装、运行、维修、管理、运营为一体的 保姆式 服务,在向集团内部输送技术的同时,积极承揽省内外深井开采项目,实现了煤矿深井开采成套技术输出一体化运作。目前,已成功在河北、辽宁等省区的9个矿井施工项目15项。

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