中煤新集公司二礦創新方法安全采煤側記

井下做不了的事兒，就放到井上干——中煤新集公司二礦創新方法安全采煤側記

在中煤能源集團第二屆國企開放日期間，記者來到該集團下屬的新集公司二礦，了解該礦1煤層開采的情況。

據了解，2017年，中煤新集公司二礦周邊礦井發生了“5·25”隱伏陷落柱導通底板灰巖突水淹井事故。這起事故充分說明，此煤田可能存在垂向導水通道的發育，嚴重制約二礦的1煤層安全開采。同時，二礦受地面水系及巨厚推覆體影響，三維地震品質極差，且不能進行二次精細解釋，地面又不具備高精度三維地震勘探條件，不能有效探明隱伏垂向導水通道。

“在此背景下，我們實施了1煤層開采底板灰巖水地面超前區域探查治理工程，取代了以前的井下治理模式。以前的井下治理模式存在探查治理手段落后、工程量大、效率低下等缺陷，且井下鉆孔施工過程中存在高壓水、瓦斯噴出的風險，施工難度大，地面超前區域探查治理模式規避了這些風險?！痹摰V礦長萬磊說。

為生存不得不采

新集公司二礦所在的淮南礦區煤層有26層，劃分為五組，從下往上依次是A組、B組、C組、D組、E組。A組煤是淮南礦區可采煤層中最下面的一組，包含1煤層和2煤層，儲量達17.5億噸。A組煤相對上部各組煤來講，煤質優、煤種好、煤層厚，其淺部受氧化影響，部分瓦斯已經釋放，瓦斯含量相對較低。正因為這些優點，A組煤被當地喻為礦區的“新糧倉”。

2012年12月6日，新集公司二礦1煤層首采工作面210108工作面開始試生產。據介紹，1煤層開采前，二礦一水平B組煤已基本采完。由于二水平B組煤地質構造復雜、傾角大、回采難，逐步造成礦井生產接續緊張，礦井安全保障性差、經濟效益低，導致二礦面臨減產，甚至提前閉坑的可能。

“二疊系山西組1煤層（A組煤）賦存條件好，煤炭富焦油、發熱量高，且地質儲量豐富，但開采1煤層會受到底板灰巖高承壓水威脅，存在突水淹井風險?！比f磊說，“為了保證礦井正常采掘接續，延長服務年限，開采1煤層勢在必行?！?/p>

在摸索中前進

如何消除底板灰巖高承壓水害，及早解放1煤層是擺在新集公司二礦面前的一道難題。

“因為我們是公司第一處開采1煤層的礦井，無經驗可循。我們組織相關人員多次到有1煤層開采經驗的煤礦調研，學習他們的開采經驗；在地面施工鉆孔，對1煤層底板太原組及奧陶系灰巖水文地質情況進行探查、收集資料；建立地面鉆孔水位動態觀測系統，對太灰、奧灰水位進行實時監控?！毙录径V地測副總工程師張愛華說，“同時，我們與中國礦業大學合作，開展了1煤層開采底板灰巖水害防治技術研究，利用脆弱性指數法對1煤層底板灰巖突水危險性進行綜合分區評價，并結合突水系數法進行綜合分析，得出二礦的1煤層總體處在較安全區域，區域發生突水的機率較小?！?/p>

據張愛華介紹，他們基于1煤層底板灰巖具有弱富水、低存儲、少補給等特征，經過多次完善，制定了以超前探查與注漿加固相結合的總體防治水方案，即采用物探、鉆探、水文地質試驗等綜合手段，超前探查1煤層底板相對富水區域及垂向導（含）水通道；采取注漿加固封堵措施，查治結合、先治后掘、先治后采，實現了1煤層三個采區11個工作面的安全帶壓開采。

與此同時，他們又按照《煤礦防治水細則》《安徽省煤礦防治水和水資源化利用管理辦法》的要求，努力實現由過程治理到源頭預防、局部治理到區域治理、井下治理到井上井下綜合治理、措施治理到工程治理、單一治水到治保結合的轉變；對1煤層底板灰巖水開展了區域治理工程，堅守“開采受底板灰巖承壓水威脅的煤層時，必須堅持奧灰水與太灰水并重，地面區域超前探查治理”的原則，執行重點查治垂向導水通道的底板灰巖水綜合防治方案，采用地面超前區域探查治理工程，超前探查1煤層底板垂向隱伏導（含）水構造，針對區域治理工程中鉆井液漏失量大、注漿量明顯增大的區域、構造破壞區域、物探異常區域的施工鉆孔進行重點驗證。

目前，該礦地面區域治理一期工程（2301采區和2201采區）于2020年7月結束鉆探工程，二期工程（2401采區）已開始施工，預計2023年3月結束。屆時，二水平1煤開采區域將實現地面區域治理工程全覆蓋，解放1煤層優質煤炭資源2311萬噸，確保1煤層安全連續開采。

微振系統實現超前檢測

在實施地面區域治理的同時，該礦還利用礦井水害微震監測預警系統實現超前檢測。

地面鉆孔水位動態觀測系統

據介紹，礦井水害微震監測預警系統重點監測1煤層底板150米深度范圍內隱伏導水構造、裂隙薄弱帶位置、底板破壞程度等。他們通過提前埋設檢波器，由井下微震監測分站對微震事件發生的時間、地點、頻數等數據進行采集，經井下工業環網傳輸至地面服務器。地面技術人員再通過遠程系統獲取這些數據后，經礦井水害微震監測數據處理軟件進行處理分析，獲得微震事件數量、發生層位、能量等信息，對突水通道形成過程及采掘工作面安全性等進行監測評價，并編制成微震監測日報反饋給相關領導。

“我們結合礦井水文地質條件，研究1煤層開采期間底板灰巖是否存在隱伏構造及其演化規律、底板導水通道發育及水力聯系變化情況、底板灰巖突水機理；建立底板灰巖水情危險性評價指標及水害預警分級分類評價標準；針對有突水危險性地段，超前進行分析評價、預警，并提出相應的處置措施，形成適用于我們礦1煤層開采的底板灰巖水害微震監測預警體系，保障礦井安全生產?！痹摰V地測科科長吳東說。

目前，該礦230102工作面已建立了底板灰巖水害微震監測預警系統，實現了采前、采中、采后全過程監測、數據處理、解釋、信息分類識別、水情水害預警預報，并要求每日對該工作面進行分析、預報，確保該工作面安全開采。

“下一步，我們將繼續堅持‘奧灰水與太灰水防治并重，地面區域超前探查治理，井下物探鉆探驗證，微震系統全程監控’的原則，確保實現1煤層底板灰巖水遠隔近疏的立體防治?！眳菛|說。（本報記者謝吉東 通訊員錢陳勇）