| 揭 秘 “奧 斯 卡 ”——山西焦煤集團(tuán)華晉焦煤瓦斯綜合治理工作紀(jì)實(shí) | |||
| 煤炭資訊網(wǎng) | 2016/12/22 9:18:41 頭條 | ||
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【本網(wǎng)訊】12月11日下午，北京人民大會(huì)堂華燈綻放，被譽(yù)為中國工業(yè)“奧斯卡”的中國工業(yè)大獎(jiǎng)表彰會(huì)在此舉行。
這是一個(gè)重量級(jí)的獎(jiǎng)項(xiàng)，其間滿滲著一個(gè)團(tuán)體20余載的心血、智慧和汗水，承載著一代代礦山人祈求安康的夢(mèng)想。
項(xiàng)目攻克了諸多瓦斯治理難題，實(shí)現(xiàn)了高瓦斯突出礦井在低瓦斯?fàn)顟B(tài)下的安全、高效、綠色開采。提高了稀缺資源回收率，有效控制了溫室氣體排放，是全面創(chuàng)新在華晉焦煤的成功實(shí)踐，對(duì)全國相似條件礦區(qū)的開發(fā)具有極強(qiáng)的示范作用！得到中國工程院、國家煤監(jiān)局等專家、領(lǐng)導(dǎo)的高度肯定。
其實(shí)，近年來華晉焦煤在瓦斯治理方面獲獎(jiǎng)不少，中華人民共和國國務(wù)院科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)、中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)等一系列獎(jiǎng)項(xiàng)，而此次的獎(jiǎng)項(xiàng)，是黨和國家對(duì)華晉焦煤科技創(chuàng)新成就給予的最高褒獎(jiǎng)，怎不令人百感交集，群情振奮。
直面現(xiàn)實(shí)
瓦斯，無色、無味、無影、無跡，在我國上千年的煤炭開采歷史長(zhǎng)河里，猶如幽靈一般揮之不散，如猛虎伺機(jī)傷人性命。歷數(shù)近年發(fā)生的煤礦瓦斯爆炸事故，無不顯示出其殘暴之極，令人觸目驚心，不寒而栗。
華晉焦煤成立于1992年，是我國罕見的高瓦斯礦井。所屬的主力礦井沙曲礦地處河?xùn)|煤田中段，屬我國稀缺的低灰、特低硫、特低磷、高熱值的主焦煤資源，享有“中國瑰寶”美譽(yù)。沙曲礦年設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力300萬噸，而2006年前，年產(chǎn)量一直徘徊在200萬噸左右。坐擁寶藏緣何不開足馬力按照設(shè)計(jì)能力開采？“主要原因是瓦斯大，有煤采不出。”沙曲礦歷任礦長(zhǎng)都是同樣的解釋。沙曲井田各主采煤層呈近距離煤層群分組賦存，瓦斯壓力大、含量高，且均為煤與瓦斯突出煤層。礦區(qū)瓦斯資源量260億立方米，2011年瓦斯等級(jí)鑒定沙曲礦瓦斯絕對(duì)涌出量高達(dá)510立方米/分鐘，相對(duì)瓦斯涌出量高達(dá)100立方米/噸，嚴(yán)重制約著稀缺優(yōu)質(zhì)煤炭資源安全高效開采。
據(jù)有關(guān)資料記載，建礦之初，沙曲礦每天瓦斯超限達(dá)十多次，無法正常生產(chǎn)，工人們心存恐懼，不愿在這里工作。2001年，該礦計(jì)劃招24名工人，結(jié)果只有23人報(bào)名。
“起初，我們痛下決心治理瓦斯，其初衷是為了礦工、礦井安全和提高礦井效益，壓根兒沒想到能獲此大獎(jiǎng)，得到國家認(rèn)可和褒獎(jiǎng)，這將更加堅(jiān)定我們根治瓦斯的決心和信心。”談及瓦斯治理榮摘被譽(yù)為中國工業(yè)“奧斯卡”的中國工業(yè)大獎(jiǎng)，華晉焦煤總工程師、瓦斯研究所所長(zhǎng)李進(jìn)鵬心懷感慨、神情堅(jiān)定。
謀略為先
根治瓦斯必須從轉(zhuǎn)變固有觀念做起。首先必須統(tǒng)一思想，統(tǒng)籌謀劃，布局長(zhǎng)遠(yuǎn)，放膽創(chuàng)新。
走出去洗腦。“頻發(fā)的瓦斯事故，致使我們對(duì)瓦斯心存畏懼，但苦于當(dāng)初沒有根治的法兒，只能時(shí)時(shí)處處憂在心里、念在嘴上，加強(qiáng)‘一通三防’、認(rèn)真監(jiān)測(cè)防范，在不斷探索中尋求治理良方。”回望漫長(zhǎng)的瓦斯治理歷程，參與其間的管理和技術(shù)人員發(fā)出如此感慨?；诘V井安全高效的科學(xué)發(fā)展要求，2006年5月開始，以時(shí)任華晉焦煤董事長(zhǎng)武華太為主要領(lǐng)導(dǎo)的新一屆班子，帶領(lǐng)技術(shù)攻關(guān)團(tuán)隊(duì)踏上了上下求索的征程。
“淮南礦業(yè)井田那么高的瓦斯涌出量竟能得以有效控制，只要肯下苦功、方法得當(dāng)，我們也一定能把瓦斯治??！”學(xué)習(xí)歸來，上下思想達(dá)成一致。其觀念也由“望虎生畏”轉(zhuǎn)變?yōu)?#8220;智擒虐虎”，暗自下定不伏虐虎誓不休的決心！
之后，華晉焦煤還專門組織有關(guān)人員10多次到淮南礦業(yè)學(xué)習(xí)交流。
至此，華晉焦煤以治理瓦斯為契機(jī)，迎來了發(fā)展的新階段。
集眾智謀略。要根治華晉焦煤礦區(qū)的瓦斯，還得針對(duì)這一區(qū)域資源稟賦和地質(zhì)特點(diǎn)因地制宜精準(zhǔn)發(fā)力。
華晉焦煤瓦斯治理的難度不僅僅在于高瓦斯、高突出，礦井煤層賦存和開采技術(shù)條件屬近距離煤層群、一層開采多層卸壓諸多因素導(dǎo)致瓦斯涌出異常等都是一道道難以逾越的屏障，且隨著開采深度增加，瓦斯涌出量也有愈來愈大趨勢(shì)。
最稀有的珍寶往往高置或深藏于人們難以發(fā)現(xiàn)或望而生畏的險(xiǎn)境，這也許是造物者保護(hù)寶物、考驗(yàn)獲取者的良苦用心吧！
為掘取這稀世“瑰寶”造福社會(huì)，山西焦煤集團(tuán)、華晉焦煤、沙曲礦上下一心、眾志成城，各層面都把瓦斯治理和利用作為頭等大事，胸懷長(zhǎng)遠(yuǎn)，徹底轉(zhuǎn)變觀念，不斷加強(qiáng)與煤科總院、淮南礦業(yè)等機(jī)構(gòu)合作、聯(lián)合，統(tǒng)籌謀劃，創(chuàng)新方法，超前治理。
尤其2009年之后，山西焦煤痛下決心根治瓦斯，制訂出臺(tái)徹底整治瓦斯的規(guī)劃和實(shí)施方案，牽頭聘請(qǐng)中國工程院瓦斯治理院士和專家等，結(jié)合華晉焦煤礦區(qū)實(shí)際把脈會(huì)診，多次展開論證辯論，確立戰(zhàn)略思路，尋求治理良方。
辯論的意義在于讓決策更優(yōu)化、更趨近完美。來自各方的不同學(xué)術(shù)意見，都被華晉焦煤當(dāng)作課題深入研究，該項(xiàng)目的實(shí)施推進(jìn)也因此更謹(jǐn)慎、更扎實(shí)，效果比預(yù)期更理想。
隨之，瓦斯綜合治理“五項(xiàng)治本之策”（保護(hù)層開采、區(qū)域性預(yù)抽、優(yōu)化改造通風(fēng)系統(tǒng)、提升瓦斯抽采系統(tǒng)能力、地面鉆孔抽采工程） 浮出水面，一條可行的瓦斯治理蹊徑由此辟開。
緊接著，遵循客觀規(guī)律、切合礦區(qū)實(shí)際確立的“三區(qū)聯(lián)動(dòng)—轉(zhuǎn)化”（生產(chǎn)區(qū)、接替區(qū)、規(guī)劃區(qū)）瓦斯治理戰(zhàn)略思路形成。
2014年3月，山西焦煤集團(tuán)董事長(zhǎng)、黨委書記武華太到華晉焦煤調(diào)研督導(dǎo)，要求算大賬、謀全局，布局長(zhǎng)遠(yuǎn)，著眼未來，走好具有華晉焦煤特色的瓦斯治理與利用綠色發(fā)展道路。
…… 據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，近10年間，山西焦煤集團(tuán)、華晉焦煤、沙曲礦等層面共開展瓦斯治理與利用專題研討、專家會(huì)診多達(dá)百余次。 與此同時(shí)，華晉焦煤還通過每月一次的“一通三防”協(xié)調(diào)會(huì)，督導(dǎo)相關(guān)工作；沙曲礦每周召開由礦總工程師主持的通風(fēng)例會(huì)，分系統(tǒng)匯報(bào)通風(fēng)、抽采等方面問題，集體探討解決問題的舉措。 經(jīng)過執(zhí)著探索，行之有效、獨(dú)具特色的“沙曲瓦斯治理模式”逐步形成：“井上下立體抽采”“三區(qū)聯(lián)動(dòng)—轉(zhuǎn)化”。一條根治瓦斯的光明大道就此鋪就。 瓦斯猶如桀驁不馴的猛虎，想讓它俯首貼耳，必須有伏虎之絕招妙術(shù)。 優(yōu)化系統(tǒng)。據(jù)資料記載，瓦斯在煤體中的狀態(tài)主要有三種。一種是游離狀態(tài)，在煤體中間；一種是吸附狀態(tài)，在煤體的表面；一種是吸收狀態(tài)，在煤體內(nèi)部。“沙曲礦的瓦斯大多屬吸附狀態(tài)，很難出來”。 華晉焦煤生產(chǎn)處長(zhǎng)、原沙曲礦總工程師姜小強(qiáng)說，當(dāng)初治理瓦斯的主要舉措就是加大通風(fēng)，與瓦斯硬拼。但是吸附狀態(tài)的瓦斯很難被抽走。這亦難不倒睿智的華晉人。2009年之后，他們徹底轉(zhuǎn)變理念，確立超前治理策略，不斷創(chuàng)新治理方法，并把打鉆抽采工作提升為安全工作的第一要?jiǎng)?wù)，組建了打鉆專業(yè)化隊(duì)伍，形成井下、地面立體打鉆格局。同時(shí)通過增建主扇風(fēng)井等舉措，實(shí)現(xiàn)了瓦斯治理方式由傳統(tǒng)的“風(fēng)排為主，抽排為輔”向“抽排為主，風(fēng)排為輔”轉(zhuǎn)變。 揭開“蓋子”。 2004年的一天，沙曲礦1.4米煤層突然涌出3米多，經(jīng)重新測(cè)定，該礦從此被標(biāo)上煤與瓦斯突出礦井的標(biāo)識(shí)。這就意味著瓦斯治理的難度由此加重一重。無限風(fēng)光在險(xiǎn)峰。復(fù)雜險(xiǎn)峻的采煤環(huán)境逼出了華晉焦煤的勵(lì)志革新。2005年，沙曲礦設(shè)立了防突科，雙管齊下加強(qiáng)治理。防突技術(shù)的關(guān)鍵是選準(zhǔn)保護(hù)層。即先把弱突出煤層提前開采了，充分釋放主采突出煤層的瓦斯，增加煤層透氣性，提高瓦斯抽采效率，實(shí)現(xiàn)突出危險(xiǎn)煤層安全開采。根據(jù)沙曲礦煤層特點(diǎn)，經(jīng)過反復(fù)論證、嘗試，最終將厚度1米左右的2#煤層作為沙曲一礦的保護(hù)層、3#煤層作為沙曲二礦的保護(hù)層進(jìn)行開采。確定保護(hù)層是很有講究的，首先必須鑒定該層屬弱突煤層，還要計(jì)算保護(hù)層開采的有效卸壓范圍。從收益方面講，開采保護(hù)層一般都不合算。沙曲礦2#煤層就屬于投入大、產(chǎn)出小，且煤層薄，工人們必須彎著身子或爬進(jìn)去實(shí)施開采工作，勞動(dòng)強(qiáng)度大、開采難度大。工人們不解端倪，多次僵持著不開工。但經(jīng)過反復(fù)解釋和耐心作思想工作，才得以正常進(jìn)行。 往往就是這樣，創(chuàng)新就是要付出代價(jià)和艱辛的。目前沙曲礦保護(hù)層開采效果良好，每年可回收優(yōu)質(zhì)資源30余萬噸。既回收了優(yōu)質(zhì)資源，又給主采煤層開采創(chuàng)造了條件。 抽掉“底子”。開鑿底抽巷，是在煤層下的巖層里開鑿巷道，目的是在巷道內(nèi)對(duì)上部煤層打鉆實(shí)施瓦斯區(qū)域預(yù)抽，釋放瓦斯和壓力。“開鑿底抽巷就是用當(dāng)年的錢，去干明年、后年的活，也是見不到直接收益的工程。”姜小強(qiáng)說，起初有很多人想不通，認(rèn)為是勞民傷財(cái)。然而，在實(shí)踐中嘗到甜頭后，不同的聲音自然減少。 2008年，沙曲一礦在5#煤層下部開鑿了第一條底抽巷，由于巖石堅(jiān)硬勞動(dòng)強(qiáng)度大、工程量大，一個(gè)月才掘進(jìn)50米，每米投入萬元以上，兩年半才鑿了一條巷道。“底抽巷的效益是無形的效益，是累積的效益，比如，在傳統(tǒng)生產(chǎn)模式下4#煤一個(gè)月才可采兩個(gè)循環(huán)，原因是瓦斯太大，總是超限報(bào)警。有了底抽巷以后，既對(duì)未掘區(qū)域進(jìn)行超前預(yù)抽消突，又可利用底抽巷進(jìn)行區(qū)域預(yù)抽和探放水。瓦斯不再超限報(bào)警，安全隱患也隨之排除，生產(chǎn)效率提高了一倍多。”姜小強(qiáng)如是說。 改變瓦斯流向。“當(dāng)時(shí)實(shí)施充填留巷，初衷就是通過充填留巷替代尾巷，實(shí)現(xiàn)Y型通風(fēng)，解決上隅角瓦斯超限問題。雖然推進(jìn)過程同樣十分艱難，效果卻十分理想，達(dá)到了確保安全的目的。”李慶源介紹說。然而，通過對(duì)這條留巷的礦壓承受等技術(shù)參數(shù)的分析、考量后發(fā)現(xiàn)，如果再對(duì)留巷進(jìn)一步完善加固，便可實(shí)現(xiàn)無煤柱開采，不僅可收到安全效益，更有可觀的經(jīng)濟(jì)效益。“煤柱就像田里的地格棱棱，在傳統(tǒng)開采模式下如此稀缺的資源是無法開采的，都眼巴巴埋在了井下，現(xiàn)在終于可以采出來了。”專業(yè)技術(shù)人員對(duì)此作了非常形象的比喻，還通過圖例就沙曲礦第一條充填留巷算了一筆經(jīng)濟(jì)賬：充填留巷的使用，可減少掘進(jìn)巷道工程量60%，節(jié)約工程費(fèi)用2000多萬元，還大大緩解生產(chǎn)銜接，同時(shí)可將傳統(tǒng)開采工藝模式下丟棄的高4.2米、寬50米、長(zhǎng)1000米的優(yōu)質(zhì)國寶級(jí)煤柱開采出來，效益相當(dāng)可觀。 然而，留巷的充填材質(zhì)、相關(guān)參數(shù)的確定，卻是一個(gè)極其慎重、反復(fù)探索的過程。“對(duì)留巷充填主要采取了水泥切塊砌墻、模型斗支架注水泥、錨柱模袋三個(gè)階段。水泥切塊就是鋼筋混凝土鑄成的條，起初把24202工作面聯(lián)絡(luò)巷作為試驗(yàn)工作面，由于此巷道采高大、水泥切塊之間存有空隙抗壓性能弱、運(yùn)輸環(huán)節(jié)多、職工勞動(dòng)強(qiáng)度大等因素，就試著進(jìn)一步改進(jìn)。”說起充填留巷，沙曲礦通風(fēng)科副科長(zhǎng)、當(dāng)時(shí)負(fù)責(zé)現(xiàn)場(chǎng)施工的楊博記憶頗深。為此，他們向集團(tuán)公司、中國礦業(yè)大學(xué)和淮南礦業(yè)專家悉心請(qǐng)教，又先后嘗試用模斗和柔模袋兩種工藝砌墻，其間還通過快速膨脹劑堵縫、調(diào)整兩個(gè)進(jìn)風(fēng)巷通風(fēng)壓差保持均衡通風(fēng)壓差、留巷墻體埋抽放管抽放瓦斯等方法和工藝進(jìn)行反復(fù)調(diào)整，最終達(dá)到了既安全高效又環(huán)保的理想效果。不僅有效解決了上隅角瓦斯治理難題，回采工作面資源回收率提高13%，稀缺資源回收率得到有效提升。也為卸壓瓦斯抽采提供了時(shí)空條件。在目前國內(nèi)外尚無4米以上大采高（>3.5米）沿空留巷成功先例的情況下，成功進(jìn)行了4.2米大采高沿空留巷工程實(shí)踐，填補(bǔ)了國內(nèi)外相關(guān)空白。 上下同心，其利斷金。經(jīng)過無數(shù)次“與虎謀皮”的艱難拉鋸，2007年至今，華晉焦煤一個(gè)個(gè)治理瓦斯的科研成果問世：完成了“煤礦區(qū)煤層氣立體抽采關(guān)鍵技術(shù)與產(chǎn)業(yè)化示范”，獲中華人民共和國國務(wù)院科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)；“沙曲礦近距離突出煤層群無煤柱開采立體瓦斯抽采關(guān)鍵技術(shù)研究”，榮獲中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科技進(jìn)步一等獎(jiǎng)；“4.2米大采高沿空留巷及采空區(qū)瓦斯抽采關(guān)鍵技術(shù)與工程實(shí)踐 ”，榮獲山西省科技廳科技成果進(jìn)步獎(jiǎng)二等獎(jiǎng)……瓦斯綜合治理效果也隨之輻射：礦井單進(jìn)水平由原來164米/月，提升至目前的283米/月；單產(chǎn)水平由原來6.2萬噸/月，提升至目前的12.8萬噸/月。回采工作面準(zhǔn)備時(shí)間由之前的21.2個(gè)月縮短為目前的10.9個(gè)月。瓦斯治理是綜合藝術(shù)，華晉焦煤的瓦斯綜合治理，實(shí)質(zhì)上是理念創(chuàng)新和資金、人才投入的綜合，是技術(shù)和管理的綜合，是裝備和培訓(xùn)的綜合，是開采程序和治理方式方法的綜合。“沒有超前的意識(shí)、沒有合理的時(shí)間和空間、單憑一時(shí)之為是治不住瓦斯的！”這些在山焦華晉已達(dá)成共識(shí)。截至目前，沙曲礦共開采保護(hù)層工作面3 個(gè)，開采面積8萬平方米；開鑿底抽巷5條，資源有效利用率大大提高。共在7個(gè)工作面成功實(shí)施充填留巷Y型通風(fēng)，實(shí)現(xiàn)安全效益、經(jīng)濟(jì)效益雙豐收。建企25年間杜絕了瓦斯事故。 變害為寶
而今，華晉焦煤正按照“瓦斯抽采，原煤入洗，瓦斯發(fā)電，余熱利用”規(guī)劃，堅(jiān)持煤氣共采，綜合利用，全力打造“煤—氣—電”循環(huán)產(chǎn)業(yè)鏈。一幅安全、綠色、清潔、高效的發(fā)展藍(lán)圖正徐徐鋪展。
華晉焦煤還創(chuàng)立了“多分支水平井井下對(duì)穿技術(shù)”，實(shí)現(xiàn)了地面鉆孔與井下巷道點(diǎn)對(duì)點(diǎn)對(duì)穿，技術(shù)水平領(lǐng)先世界，形成了井上下立體抽采格局。目前，沙曲礦井下已鋪設(shè)4趟瓦斯抽采主管路，進(jìn)行24小時(shí)不間斷抽采，另有4個(gè)地面抽采泵站、320口井持續(xù)抽采，通過采前、采中和采后一體化井下區(qū)域瓦斯綜合抽采，盡快實(shí)現(xiàn)礦井抽采達(dá)標(biāo)。沙曲礦瓦斯抽采量已由2011年的1.06億立方米/年，提高到2016年的2億立方米/年。
目前，華晉焦煤擁有瓦斯發(fā)電廠3座。總裝機(jī)63萬千瓦，其中低濃瓦斯發(fā)電機(jī)組達(dá)18萬千瓦。年發(fā)電量近兩億度，且實(shí)現(xiàn)了并網(wǎng)發(fā)電。
“國家政策規(guī)定，利用1立方米瓦斯補(bǔ)貼0.4元。本年度用掉7000多萬立方米瓦斯，其補(bǔ)貼是一筆可觀的經(jīng)濟(jì)效益。另有碳減排、減少溫室氣體排放、安置分流人員等方面同樣有著不菲效益。而更重要的是確保了安全，這些效益才得全部顯現(xiàn)。”這筆經(jīng)濟(jì)賬，華晉人心里都清楚，也更明白這些都是治理瓦斯收到的實(shí)實(shí)在在收益。
如今，沙曲礦順利實(shí)現(xiàn)了一礦變兩礦，設(shè)計(jì)能力也由當(dāng)初的300萬噸/年增加至800萬噸/年。華晉焦煤已經(jīng)擁有4座礦井，原煤產(chǎn)量也由成立之初的300萬噸/年增加到1190萬噸/年。規(guī)模和實(shí)力的增強(qiáng)令人欣慰，其管理難度也顯而易見。
再攀高峰 人們常說，有兩大行業(yè)最難做，天上的航天和地下的煤礦。的確，天上的事無法預(yù)測(cè)，地下的事更是難上加難。要徹底解決瓦斯問題，腳下的路仍很漫長(zhǎng)。
摘得工業(yè)“奧斯卡”獎(jiǎng)，一路走來極不尋常。這是一代代煤礦人矢志不渝的堅(jiān)持，是一個(gè)個(gè)團(tuán)隊(duì)、一任任班子和一級(jí)級(jí)上級(jí)單位、科研機(jī)構(gòu)眾志成城、合力攻關(guān)的成果。黨和國家的肯定和褒獎(jiǎng)，對(duì)華晉焦煤是鼓勵(lì)、是鞭策，更是無窮動(dòng)力。
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