“逐漸取消了局部治理的泄水孔,在區域最低點施工抽排離層水鉆孔,集中提前疏放含水層積水,節約泄水孔資金900萬元,離層水害治理達到局部治理向區域治理的轉變.......”在招賢礦業近日召開的持續改進項目專題會上,防治水專業申報的《招賢礦業離層水防治局部向區域治理轉變工作體系技術研究》課題讓在場人員感受到了新質生產力開啟“煤水共贏”的發展新潮流。
招賢礦業煤田為侏羅系煤層,覆巖具有弱膠結,遇水易崩解、膨脹、泥化或成砂等特征,具有形成離層水害的復雜水文地質條件。2020年招賢礦業1304工作面發生了三次離層突水,出水伴隨頂板切冒壓架,攜帶泥砂淤堵工作面及巷道,嚴重影響礦井安全生產。近年來,與中國礦業大學等院校合作,開展了“一采區侏羅系煤層采動后礦井覆巖賦水性變化及離層水防控技術研究”、“招賢煤礦宜君組含水層采后群孔抽水試驗及地下水水文地質參數研究”等科研項目,發明了擁有自主知識產權的“抽、排、用、裂、支、控”地面抽排離層水技術,實現了1305、1302、1303、1304(外)工作面的安全回采。2022年7月,由國家礦山安監局陜西局組織,在該礦召開“寶雞、咸陽區域煤礦水害治理經驗現場交流會”,該項技術在周邊礦井成功推廣、應用,為國內礦井離層水地面抽排技術填補了空白。在2023年7月召開的陜西省煤礦安全高質量發展現場會上,招賢礦業在煤礦智能化科技創新展區展示了礦井概況及水害治理措施、效果等。
據防治水專業工程師陶福雨介紹,“抽”為地面抽排離層水鉆孔;“排”為工作面建立完善的排水系統;“裂”為超前施工頂板預裂爆破孔;“支”為加強工作面支架管理;“控”為控制回采強度;“用”為變水害為寶綜合利用。招賢礦業在回采工作面相對應的地面施工抽排水鉆孔提前疏放離層積水;井下完善工作面排水系統,滿足排水需求;在地面施工水力壓裂工程,提前弱化頂板;加強工作面支架管理,保證支架初撐力;控制工作面回采強度,勻速推進,均衡放煤;建立工作面離層突水預警機制,招賢煤礦在工作面回采過程中,每天將地面長觀孔水位觀測數據、微震頻次及總能量值數據、瓦斯涌出量數據、工作面內工作阻力數據進行統計分析,建立礦山水害多因素綜合監測預警平臺。通過對日分析,周研判,月總結的分析方式,總結出適用于招賢煤礦的部分離層水突水規律,并以此研究出較實用的突水預警條件。
通過對一、二采區3煤上覆巖層條件,礦壓應力分布特點、構造發育特征,含水層的富水性、水位、滲透性進行分析,招賢礦業確定在一、二采區已回采工作面,區域最低點施工抽排離層水鉆孔,集中提前疏放含水層積水,降低含水層水壓。為下一個回采工作面降低水頭高度,達到區域治理目的。在一、二采區選取最低點施工抽排離層水鉆孔,持續抽水,降低鉆孔周邊含水層水頭高度,達到局部治理向區域治理的轉變;逐漸取消了局部治理的泄水孔,在區域最低點施工抽排離層水鉆孔,集中提前疏放含水層積水,節約泄水孔資金900.0萬元;在2306工作面采空區區域最低處施工抽排離層水鉆孔,持續抽水,降低區域含水層水壓,為后期開采的2307工作面提前降低含水層水頭高度。該項技術已在招賢礦業一采區1307工作面、1304工作面實施應用,效果顯著。在1307工作面提前施工1307-SP1、1307-SP2孔,有效的降低了1305工作面、1303工作面含水層水頭高度;在1304工作面施工了1304-SP1孔,有效的降低了1302工作面、1304外工作面含水層水頭高度,保障了工作面安全回采,產生的經濟效益超過35億元。目前該孔移交當地政府,用于當地居民生活用水,避免了水資源的浪費,有效的解決了招賢鎮居民用水困難的難題。
在該技術項目的研究過程中,獲得了皖北煤電集團公司2021年度安全技術經濟一體化課題推廣成果獎;獲得皖北煤電集團公司第十一屆科學技術獎科技進步特等獎;榮獲中國煤炭工業科學技術獎一等獎。該礦申報了5項專利,分別是《一種煤礦地質井下防治水預警裝置》、《一種煤礦地質工程防治水用鉆探裝置》、《一種煤礦地質防治水監測用取樣裝置》3項實用新型專利;《地面抽排覆巖離層水防突水方法、裝置、終端及存儲介質》《抽排覆巖離層水結構及施工方法》2項發明專利?!陡呶浑x層突水誘導工作面切頂壓架災害預警研究》、《采動覆巖高位離層水害防治地面抽排關鍵技術研究》、《離層積水量估算方法及離層突水預測研究》4篇論文在國家級媒體發表。