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用科技“良方” 壮老矿“筋骨”——乌兰煤矿瓦斯治理的探索与实践之路

煤炭资讯网 2012-4-11 9:42:08通讯特写
乌兰矿始建于1966年,1975年建成投产,至今已有36年开采历史,现有员工1907人。矿井生产的煤炭为肥煤和1/3主焦煤,具有发热量高、挥发份高、灰熔点高和低硫“三高一低”的特点,是国家目前开采的紧缺煤种,更是冶金、化工、发电等产业不可缺的工业原材料,为优质动力煤和炼焦主配煤。截至2011年底,累计生产原煤3610万吨,为煤炭工业发展和地区经济建设做出了突出贡献。

“六毒”侵害 制约生产士气低
自1987年,该矿由高瓦斯矿井升级为煤与瓦斯突出矿井(“双突”矿井)以来,就成为国家重点监控的煤与瓦斯突出矿井,也是神华宁煤集团生产条件最为复杂、自然灾害最为严重的矿井之一,深受水、火、顶板、瓦斯、煤尘、煤层突出等“六毒”侵害,矿井灾害防治和安全管理难度非常大。矿井开采的2#、3#、7#、8#四个煤层全部被鉴定为突出煤层。每一个煤层采掘工作面在开采前都必须抽采瓦斯,消除“突出”,瓦斯抽采达标后才能施工,生产工序更加繁琐,瓦斯治理难度和安全管理难度不断增大。特别是近年来,矿井开采深度不断延深,煤层的瓦斯涌出量由最初的5m3/分增加到40m3/分,瓦斯超限、瓦斯涌出、煤与瓦斯突出时刻威胁着矿井的安全,阻碍着矿井的发展,使一个近2000名员工的矿井原煤年产量不足百万吨。矿区的发展与员工的生活福利都受到了影响,如何消除瓦斯的侵害,根除这个“拦路虎”,振奋员工士气,加快矿区发展,成了乌兰矿党政一班人亟待解决的问题。
艰辛探索 破解难题见曙光
时光飞逝到1989年。尽管该矿的广大干部员工与瓦斯的较量一天也没有停止过,但是,由于采取的是老办法、走的是老路子,瓦斯遏制的效果不甚理想。在兄弟单位,澳大利亚钻井公司采用的定向钻孔施工方法能打到1000米,在乌兰矿打不到100米就打不进去了。为此,该矿展开了反复实验和研究探索,找出了问题的症结:这就是2#、3#煤层松软、透气性差、成孔率低、煤层瓦斯预抽率低造成的;在掘进及开采过程中,煤层瓦斯大量释放,造成瓦斯超限,当遇到断层瓦斯包时,高压瓦斯突然释放就会造成突出事故。为了矿区的安全发展,为了员工们的生命安全,该矿领导决定宁可少出煤,也要消除瓦斯的威胁。在集团公司的大力支持下,该矿先后引进了国外长距离定向钻机及ZDY1900S型、ZDY4000S型和ZDY6000S型大功率钻机等先进设备,并根据特殊的地理条件,采用了扩大钻孔直径、增加孔深、延长钻孔预抽期,来提高钻孔施工效率和抽采效果。与此同时,又采用了顺层、穿层钻孔预抽煤层瓦斯,高位钻孔抽放、地面钻孔抽放、封闭顶板巷抽放、上隅角埋管采空区抽采及分源治理瓦斯等多种治理瓦斯措施。这些措施,治理瓦斯的效果逐渐得到凸显。多年的艰苦探索和一个又一个攻坚战的实施,使干部员工看到了希望和曙光,由,此更坚定了干部员工彻底消除瓦斯的坚定信念。
遏制瓦斯取得了一定的效果,但是要从根本上消除瓦斯的侵扰,还需要付出更艰苦的努力。在工作面开采过程中,如果有一项措施失效或工作面周期来压,瓦斯就会超限,生产就会停止,瓦斯的治理还是处于被动之中。长期的与瓦斯之较量,使乌兰矿干部员工意识到,只有用科学的瓦斯治理手段,才能逐步找到根除它的途径。为此,2006年,乌兰矿正式与中国矿业大学合作,并以《高瓦斯突出煤层群保护层开采与地面钻井抽采卸压瓦斯关键技术》为研究项目,在矿井的5757和5857两个工作面实施保护层开采实验。在试验的日日夜夜里,乌兰矿的广大干部员工发扬了不屈不挠的探索精神,表现了敢于向困难挑战的精神和勇气。
经过两年的艰苦实验,瓦斯治理得到了进一步的加强。令人惊喜的是,地面单井最大抽采瓦斯量由过去井下单孔抽采量1.008-2.88 m3/天增大到24826 m3/天,相当于过去在井下打8620个钻孔才取得的效果。突出的2#、3#、8#煤层,经实测煤层残余瓦斯含量降低到8m3/吨以下,煤层瓦斯抽采指标达到了煤矿瓦斯基本抽采指标要求,这两个煤层在开采中也不用再进行瓦斯预抽了。3#煤层卸压区域透气性系数由0.01m2/MPa2.d增加到20.4m2/MPa2.d,被保护层透气性系数增大了2046倍。2#煤层得到有效保护,提高了煤炭资源回收率,为矿减少资源损失1400万吨,矿井服务年限增长6年;地面钻井抽出的纯瓦斯可供6台500GF-RW燃气发电机组年发电1764万度,发电效益可达867.8万元。2011年,瓦斯利用量达2026万m3,发电量4031万度(相当于每年燃烧14.2万吨煤炭发出的电量),减少碳排放25.66万吨(相当于3269棵大树吸收的二氧化碳量),发电效益达1983.25万元。2010年,乌兰矿与中国矿业大学合作完成的《高瓦斯突出煤层群保护层开采与地面钻井抽采卸压瓦斯关键技术》项目研究,荣获了国家技术进步二等奖、中国煤炭工业科学技术一等奖、宁夏回族自治区科学技术进步一等奖。
科技兴安 强筋壮骨显活力
为彻底解决矿井辅助提升能力和地面生产系统能力偏小及瓦斯涌出量大等制约矿井发展的瓶颈问题,充分发挥综合机械化采煤工艺的最大效益,进一步提高矿井产量。集团公司多次对该矿进行技改,在第一次技改当中,投资1.47亿元,进行扩能改造,并委托西安设计研究院编制了《乌兰矿技术改造及开拓延深初步设计》,将矿井设计生产能力提高到150万吨/年。第二次技改投资3.32亿元,矿井设计生产能力240万吨/年。
然而,随着矿井开采深度的增加,斜井片盘开拓方式已不适用于“突出”矿井。为进一步提高矿井通风系统可靠性和防灾抗灾能力,2010年1月20日,神华宁煤集团委托中煤国际工程集团重庆设计研究院编制《乌兰煤矿二水平安全技术改造补套工程及三水平延深设计》,并投资10.2亿元对矿井开采系统、通风系统、瓦斯抽采系统、安全监控监测系统及防灭火系统等进行全面优化和完善;2011年4月18日该工程开工建设。目前,北翼回风斜井、北翼+1280m集中回风巷和副立井已全面开工;瓦斯抽采泵站、35kv变电所6kv扩建及制氮站主体的土建工程全部施工完毕,正在进行设备安装,地面铺设瓦斯抽采管路8010m,计划2012年3月底新建瓦斯抽采泵站可投入运转。此次技改完成后,矿井安全抗灾防灾能力和应急救援水平将得到全面提升,使老矿区得以强筋壮骨并彰显活力。(柳育博)


本网通讯员:柳育博 编 辑:一帆
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