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平煤神马集团创新爆注一体化先进工艺 解瓦斯治

时间:2020-08-20 08:43

  目前,中国平煤神马集团绝大多数矿井已进入深部开采阶段,伴随而来的高地应力、煤与瓦斯突出等复合动力灾害威胁越来越严重,已经成为制约该集团煤矿安全发展的重大瓶颈。

  为此,中国平煤神马集团以科技创新为引领,不断探索突出煤层的瓦斯治理之策,与中国矿业大学联合攻关,共同研发了爆注一体化工艺,有效破解了突出煤层瓦斯治理难题。今年3月,这一工艺被收入国家煤矿安监局发布的《煤矿安全生产先进适用技术装备推广目录(第四批)》中。

  “过去,我们采用松动爆破和卸压注水技术防突,但是操作起来工艺繁琐、职工劳动强度高,而且实施效果不佳。”中国平煤神马集团十矿矿长、时任攻关小组组长朱同功说。作为煤与瓦斯突出矿井,十矿在推进深井、低透煤层重点回采工作面时,时常面临卸压、防治瓦斯、煤体固化、降尘等技术难题。

  2017年,十矿技术人员在改进防突技术的过程中发现,松动爆破在释放地应力和瓦斯方面效果显著,而水力耦合爆破可以进一步提升爆破效果。随后,他们提出了大胆的设想,能否充分利用爆破后的裂隙发育、注水效果显著的特点,将松动爆破和卸压注水结合起来,研发出深井、低透煤层爆注一体化技术工艺及其配套装备?

  有了想法后,中国平煤神马集团邀请中国矿业大学研究团队联合攻关,在十矿成立了攻关小组,将己15、16—24100工作面作为试点,在采煤工作面钻孔预抽达标的基础上,对爆注一体化工艺进行积极探索。

  “由于爆注一体化工艺是以快速封孔注入的水替代砂子,以黄泥作为爆破封孔介质,因此成功的关键取决于两方面。一是封孔器的选材,不仅密封要严实,而且耐压性要好;二是如何不受水介质的影响,将炸药安全送至孔底。”朱同功告诉笔者。

  在试验初期,攻关小组经过反复试验,发现采用高压注水胶囊封孔器替代原先的黄泥封孔,能够收到良好的封堵效果。于是,他们在己15、16—24100工作面开始推广使用这种封孔器。

  但是,朱同功在随后的一次八点班盯班中发现,被替代的高压注水胶囊封孔器耐压性很差,仅使用一次就会磨损,无法复用。

  为了提高封孔器的耐压性,升井后,朱同功立即联系了该封孔器的生产厂家、加工厂家和中国平煤神马集团瓦斯研究院,对该封孔器密封钢圈和胶囊材质进行调整,直到晚上十点多,才确定了有效、可行的工艺方案。

  啃下了第一块“硬骨头”,攻关小组又开始思考如何将炸药安全送至孔底这一技术难题。他们用了3个月,开展了近百次试验,最终开发出专用的装药仓和送药杆,既可以保证炸药安全、快速送入孔底,又能够在塌孔或拒爆时将炸药拔出。

  在爆注一体化工艺实施过程中,攻关小组不断改进煤层高压注水工艺,利用注水封孔器对工作面卸压钻孔进行高压注水,进一步提高了煤层注水效果。

  “采用爆注一体化工艺后,我们不但实现了应力前移、煤体塑性增强、瓦斯释放更到位、降尘效果更好等目标,而且提高了松动爆破的安全系数,降低了职工的劳动强度,提高了作业效率,节约了生产成本。”朱同功高兴地说,“相关数据显示,爆破30分钟后,突出煤层的绝对瓦斯涌出量每分钟由0立方米到19.3立方米增至10.3立方米到38.52立方米,平均涌出量每分钟由3.38立方米增至20.19立方米。”

  目前,爆注一体化工艺已在中国平煤神马集团六矿、八矿、十矿、方山新井等煤矿应用。