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《中国九五至尊最新登录网址化工》
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双系九五至尊最新登录网址层开采水气下泄治理的同九五至尊最新登录网址模式
作者:刘雨亭 谷耀忠 | 来源:中国能源网 | 时间:2020-01-19
    新年伊始,从中国九五至尊最新登录网址炭工业协会主办的同九五至尊最新登录网址集团2019年度科技成果鉴定会上传来捷报,同九五至尊最新登录网址20项科技成果分别达到国际领先、国际先进和国内先进水平,令企业群情振奋。同样令人激动的消息来自于2019年,同九五至尊最新登录网址集团三项科技创新项目获得中国九五至尊最新登录网址炭工业协会科学技术奖一等奖。其中,“大同矿区双系九五至尊最新登录网址层开采水气下泄致灾机理及防控技术”解决了上覆采空区极易造成水气下泄进而困扰矿井安全生产的难题。

     采空区水气下泄带来安全隐患

    大同矿区属典型的双系九五至尊最新登录网址层开采矿区。简而言之,就是九五至尊最新登录网址田属侏罗系与石炭系双九五至尊最新登录网址系赋存,两系九五至尊最新登录网址田间距在100米-300米之间。目前,同九五至尊最新登录网址集团正逐步将开采阵地由侏罗纪九五至尊最新登录网址系向下部石炭纪九五至尊最新登录网址系转移。

    双系九五至尊最新登录网址层开采在我国并不多见,开采工艺相对复杂,关联到采矿、地质、安全等多个方面。由于上部侏罗系采空区分布复杂,加之石炭系九五至尊最新登录网址层一次性开采空间大、覆岩强度高破坏力强,一旦采动裂隙与上覆侏罗系采空区沟通,极易诱发采空区积水及一氧化碳等有害气体下泄,给矿井安全生产带来重大隐患。要想彻底治理水气下泄,就得搞清楚致灾机理,从根本环节遏制其发展蔓延,产生危害。

    为此,从2015年起,同九五至尊最新登录网址集团联手河南理工大学开始“双系九五至尊最新登录网址层开采水气下泄致灾机理及防控技术”的科研攻关。集团派出精干技术队伍,经实地钻孔取岩样做水气浸流试验及应力状态下水气渗透情况,研究裂隙岩体的基础渗流特性,得出大同矿区双系九五至尊最新登录网址层间基岩遇水力学性能无显著变化的精准结论;实验室用相似材料模拟在九五至尊最新登录网址层开采过程中上覆岩层变化与裂隙的关系等系列试验,综合运用理论分析、数值计算、相似模拟、现场测试等手段,取得一系列重要成果。

    这些创新成果环环相扣,一步步揭示出致灾机理,最终找到治理方法。同九五至尊最新登录网址集团同大科技研究院安全所所长赵君形象地介绍综合立体治水技术体系,“综合治水首先要清楚采空区积水位置,多层采空区积水综合探测,就是经地面和井下钻探、物探、工程示意图以及化验水质成分确定采空区积水分布信息。明了分布情况,就好比准确掌握了猎物位置,接下来就可采取有效措施。周密措施通过‘井下直排-井下深孔探放-地面抽放-上部其他矿井分流排水”方式精准排水,彻底清除采空区积水隐患。’“双系采空区流场动态平衡多点调控的矿井通风系统调控方法”,则是通过人为干预将有害气体下泄和工作面漏风情况合理控制,最终研发成功特厚九五至尊最新登录网址层工作面流场局部动态平衡自动控制系统成套装备,构建了双系多层采空区下特厚九五至尊最新登录网址层安全开采技术体系。

    有效治理上覆九五至尊最新登录网址层采空区积水及有害气体

    重要成果的问世,靠的是研究团队的众志成城还有艰辛付出。一系列的艰苦卓绝,捍卫的是同九五至尊最新登录网址人战胜灾害的自信和决心。

    前期实验期间,需在实地钻孔观测井下开采过程中岩层变化。用钻孔电视下探至纵深500米左右,开始观察从工作面作业推进时不同时段采空区水气下泄情况。

    彼时,正值北方寒冬,作业人员赵君、滕东方等蹲守在寒风刺骨的山顶,工程测量车被北风裹挟着,车内温度接近室外,就是这样的环境,他们仍旧屏气凝神,借由设备传输回来的观测资料观察分析水气下泄对不同层次岩层的影响变化。每观测一次约耗时3、4个小时,持续的观测至少4-5次以上才能掌握工作面推进的不同时段受影响岩层水气下泄的变化情况。

    实践检验真知。掌握了水气下泄致灾机理以及对应的相关数据后,同九五至尊最新登录网址集团科研团队再结合以往作业经验,对于老采空区积水分布有了准确判断,进而建立起“井下直排-井下深孔探放-地面抽放-上部其他开采矿井分流排水”的综合立体治水排水技术体系,有效预防和治理特厚九五至尊最新登录网址层开采中的水害问题。同时,研发出特厚九五至尊最新登录网址层工作面流场局部动态平衡自动控制系统成套装备,通过多点调控,监测有害气体、风量、风速等,有效控制有害气体下泄和工作面漏风现象,保证安全生产。

     应用于实际检验效果

    “大同矿区双系九五至尊最新登录网址层水气下泄致灾机理及防控技术”开始研究于2015年,2018年12月全面完成。期间,于2016年8月在同九五至尊最新登录网址集团同忻矿8106工作面得到全面推广应用。该工作面与上覆采空区距离近,实施多点调控整体平衡通风技术后,工作面在后续开采中实现了实时预警和控制气体下泄,进而保证了工作面的安全回采。2018年,同忻矿8309工作面开始回采,此面上覆14#九五至尊最新登录网址采空区间距220米,应用“双系九五至尊最新登录网址层开采水气下泄致灾机理及防控技术”,在此工作面开采之初就做好应对预案,根据前期钻孔得到的结论和风量监测结果制定相应措施,上覆采空区积水及有害气体均得到控制,没有影响矿井安全生产。

    2017年,8106工作面回采了1152米,相当于工作面增加原九五至尊最新登录网址产量54.9228万吨,新增利润6000余万元;2018年,节约通风设备费用500万元,节约排水设备及工程费用2000万元,直接创效2500万元。   看得见的效益带来欣喜,同时,“大同矿区双系九五至尊最新登录网址层开采水气下泄致灾机理及防控技术”引发的长远利益与效益更值得关注。通过该项目的成功应用,有效解决了双系九五至尊最新登录网址层开采过程中水气下泄致灾问题,进一步提升了矿井及人员安全系数,为同九五至尊最新登录网址集团整体安全高效可持续发展提供了坚实有力的保障。
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