暖城鄂尔多斯煤炭资源富集,全市含煤面积约6.1万平方公里,占全市国土面积的70%以上,探明储量2535亿吨,约占全区的2/3、占全国的1/6。预测远景储量超过万亿吨。近年来,随着矿井开采深度日益增加、强度不断加大,开采条件趋于复杂,部分矿区冲击地压灾害愈发严重。加之冲击地压是以突然、急剧、猛烈的形式释放煤岩变形能,煤岩被抛出,严重造成支架损坏、巷道变形和人员伤亡,甚至引起地表塌陷而造成局部地震,已成为影响煤矿安全生产的重大灾害之一。截至目前,全国现有冲击地压矿井138余处,产能约3.8亿吨。内蒙古自治区冲击地压矿井全部位于鄂尔多斯市境内,全市现有冲击地压矿井及参照冲击地压管理的矿井约34座,总产能约21070万吨/年,产能超600万吨/年的大型冲击地压矿井占全国总数的60%。尤其是东胜煤田中深部呼吉尔特、新街、纳林希里等矿区的相继开发,冲击地压安全风险日益凸显,安全风险管控、安全生产监督管理和隐患排查治理工作难度显著加大。
近年来,鄂尔多斯市能源局坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导,时刻牢记践行习近平总书记“从根本上消除事故隐患、从根本上解决问题”的要求,积极转变执法理念,在日常安全监管执法的同时,始终致力于推动重大灾害治理,因地因时制宜、分区分类施策,从源头上防治冲击地压。依托鄂尔多斯市冲击地压防治技术中心,组织监管执法人员检查帮扶、聘请专家多次下沉指导,直面问题煤矿存在的难点和重点问题,用研究成果指导精准施策。
【依托专业力量 政研联动 提升防冲能力】
2021年12月6日,在市委、市政府的高度重视和大力支持下,鄂尔多斯市能源局主要领导审时度势、高瞻远瞩,联合中煤能源研究院有限责任公司共同成立“鄂尔多斯市冲击地压防治技术中心”。该中心立足为鄂尔多斯市煤炭行业提供技术支撑,主要开展技术咨询交流、冲击地压发生机理、防治技术研究及标准体系建设、成果推广转化、人才培养与培训等工作。近年来,鄂尔多斯市能源局依托此中心,一是每年分阶段、分区域、全覆盖开展重大灾害专家会诊。重点从“四个坚持”方面进行会诊检查:即坚持强化冲击地压源头防治,从开拓布局和采掘接续着眼,排查煤矿采区(盘区)布置是否合理,盘区之间或盘区内部是否实现跳采,是否实现工作面小煤柱让压开采,是否严格按照设计或核定生产规模组织生产;坚持强化局部防冲措施落实,从处理上覆关键层入手,回采工作面两顺槽顶板是否有针对性、合理性、有效性开展预裂措施,回采帮是否采取大孔径钻孔卸压等更加充分主动的局部防冲措施;坚持强化冲击危险性监测和现场管理,是否建立区域与局部相结合的冲击危险性监测制度,区域监测是否覆盖矿井采掘区域,局部监测是否覆盖冲击地压危险区,是否严格执行安全防护措施和“人员准入制度”;坚持强化防冲基础管理,从防冲制度建立落实、防冲机构建立及人员配备是否符合要求,进一步督促煤矿强化防冲基础管理,切实增强分析研判和排查治理的靶向性,提升冲击地压防治能力。截至目前,已对辖区内19座开采煤层埋深超400米和15座已鉴定为冲击地压矿井的井工煤矿进行“全覆盖”集中会诊,发现安全隐患和问题1548条,提出合理化建议926条;二是在排查会诊工作的基础上,研究制定区域《煤矿冲击地压分类防治技术标准》和《冲击地压分类监管指导手册》,因地制宜地对煤矿灾害防治方面技术管理进行统筹指导;三是组织开展煤矿致灾主控因素技术研究,制定不同区域地质影响因素图谱,积极推进“一矿一策”系统性治理方案及技术措施工作的深入开展。
【会诊把脉 助企纾困 及时消除隐患】
近年来,鄂尔多斯市能源局充分利用“鄂尔多斯市冲击地压防治技术中心”,积极开展重大灾害研究,用研究成果指导精准施策。依托科技创新,积极推动中心提档升级,鄂尔多斯市冲击地压防治技术中心积极申报并建设“省级、国家级冲击地压防治技术中心”。
一方面,为探索解决辖区矿震制约煤矿正常生产的共性问题,国内首次实施地面超深孔预裂爆破技术,针对辖区内部分矿井厚硬主关键层破裂诱发2.0级以上矿震的防控需求,构建矿震显现机制、预警分析、防治关键技术、施工装备与工法的五位一体的矿震治理关键技术体系。目前已在石拉乌素煤矿采用了地面深孔预裂爆破治理矿震技术,爆破后将工作面矿震显现由目前无序显现转变为可控诱发,矿震显现频次与能量明显弱化,取得了一定的效果。此举在矿震治理技术方面填补了国内空白,为国内首创、世界首例。
另一方面,为切实解决蒙陕中深部矿井煤体抗压强度大、常规大直径卸压效果不佳、煤体卸压弱化巷道支护的问题,以“卸-支平衡、精准卸压”为指导思想,提出并实践硬煤机械扩孔卸压技术,构建了卸压孔壁煤岩三阶段应变软化力学模型、形成了分段式扩孔关键技术参数确定方法、研制机械扩孔专用刀具、开展了现场工业性实验,形成从理论、技术、装备到现场应用一体化卸压技术,可有力改善巷道围岩条件、避免预警频发,达到降本增效目的。目前研究成果已在门克庆矿井3106工作面进行工业试验,相较于常规大直径,硬煤机械扩孔对煤体的卸压效果提升了1.45倍,钻孔排粉量增加了3.1倍,对巷道围岩变形量影响降低了0.67倍,取得了一定成效,待技术成熟后逐步推广应用。
此外,鄂尔多斯地区侏罗系中深部矿井成煤条件与我国中东部地区存在明显差异性,冲击地压与矿震关键层位赋存条件差异性较大,导致不同矿区、同一矿区不同矿井、同一矿井不同工作面、同一工作面不同采掘区域矿压、冲击和矿震显现差异性较大,为切实落实分类防治、分区治理理念,鄂尔多斯市能源局组织该中心联合国内相关院校,在本地区首次采用光纤、微震、孔内岩移等多种监测手段明确致灾关键层层位,鼓励各矿井不断探索并逐步形成了厚硬关键层低位深孔爆破、磨砂射流水力压裂、中高位预裂爆破、井下长距离定向水力压裂、可缩性吸能液压支护装备等适用于鄂尔多斯中深部矿井冲击地压防治的特色技术体系,以鄂尔多斯市冲击地压防治技术培训、重大灾害防治技能培训班为抓手,构建区域性技术交流平台,促进区域内冲击地压矿井相互学习、相互借鉴。近年来,本地区未发生冲击地压事故,地区内多数冲击地压矿井微震事件管控等级由2019年106J逐步降至104J,冲击地压制约本地区优质产能释放的矛盾得到缓解,各矿以实际防治效果坚定并落实了 “零冲击”信心。
近日,一面绣着“文明执法创和谐 为企排忧树典范”的锦旗由内蒙古伊泰广联煤化有限责任公司红庆河煤矿负责人送到鄂尔多斯市能源局,对在冲击地压防治方面的主动帮扶、纾困解难表示衷心感谢。这一面面金灿灿的锦旗,见证了鄂尔多斯市能源局有效推进煤矿重大灾害精准防治工作的点点滴滴。
【实施精准防治 成效显著 提升安全保障水平】
一是促进煤矿防冲机构的设立及完善各类防冲管理制度及技术资料。先后督促辖区19座按照冲击地压管理矿井设立了专兼职的防冲机构,并配备了专职防冲技术管理人员,督促煤矿对各类冲击地压及矿压管理制度制定及完善工作,补齐冲击地压防治所需要的各类评价评估技术资料70余份,基本构建了全市煤矿冲击地压防治的组织及技术管理体系。
二是推进新技术新工艺的落地实施,促进冲击地压防治良好发展。一方面,推动多项利于冲击地压防治采矿新技术新工艺的落地实施;中煤集团的纳林河二号井、母杜柴登煤矿及中天合创公司的门克庆、葫芦素煤矿已逐步淘汰区段大煤柱,全部采用小煤柱护巷工艺,降低煤柱应力集中的可能,大大减弱了煤柱冲击的风险;棋盘井东区成功试验应用无煤柱开采工艺,彻底消除了区段煤柱应力集中现象;石拉乌素、龙王沟等煤矿采用了离层充填及采空区充填开采工艺,极大的降低了开采动载影响的可能性,降低井下冲击风险。
三是全市煤矿冲击地压防治装备水平大幅提升。在监测监控装备方面,巴彦高勒、石拉乌素等矿井实现地面与井下联合立体微震监测系统建成,19座按照冲击地压管理矿井全部安装或正在安装井下微震和应力监测系统,泊江海子、唐家会等煤矿已经进行了各类监测系统预警指标的研究确定工作;在治理装备方面,门克庆、龙王沟已经开始引进井下超长钻孔水力压裂治理中低位关键层的定向钻探压裂成套装备与技术;纳林河、母杜柴登等矿井井下使用了一次成孔直径200mm大孔径煤层卸压装备;乌审旗、伊旗的冲击地压矿井已经安装或者正在安装智能限员管理系统。
四是全市煤矿冲击地压管控体系进一步完善。建立全市冲击地压监测预警大数据平台,实现了全面及时掌握及处理分析全市冲击地压监测数据的功能。健全全市煤矿冲击地压防治技术交流咨询协调机制,通过鄂尔多斯市冲击地压防治技术中心协调淮河能源西部矿业公司及利民煤矿、纳林河二号井进行技术交流8次,对塔然高勒等煤矿进行技术咨询20余矿次,矿井技术交流咨询作为提升冲击地压防治工作的手段已“常态化”。
通过多年的精准监管执法检查,以问题为导向,“关口前移、超前治理”,严肃处理“矿震”大能量事件,倒逼企业采取更加充分防冲措施,减少大能量事件的发生。目前,鄂尔多斯辖区冲击地压煤矿进一步优化了采区(盘区)布局,基本能够实现了采区内部左右跳采或采区之间跳采接续,使采空区上覆岩层充分垮落稳沉;小煤柱让压开采明显效果,采掘工作面采取了更加充分的局部防冲措施,特别是上覆岩层爆破断顶效果显著。全市煤矿冲击地压防治水平稳步提升,助推全市煤炭工业高质量发展。