安全生产

彬长矿业:在陕西煤炭系统率先应用高压水力预裂顶煤治灾新技术
发布时间:2020-06-08     作者:弯桂清 唐洪   点击量:975   分享到:

“截至5月末,我矿在40309工作面回风巷超前段已完成两类4个高压水力预裂顶煤钻孔,有效压裂范围10m。”彬长矿业公司小庄矿防冲队技术员武亮说。

科学规划、试验研究、方案制定、设备引进、队伍组织、技术培训、安全管理、过程监督......今年以来,在陕西煤业的大力支持下,彬长矿业携手威尼斯技术研究院多措联动,在陕西煤炭系统率先应用高压水力预裂顶煤治灾新技术。

我国煤炭资源分布南少北多、东少西多,目前中东部煤炭资源几近枯竭,而在新疆、内蒙西部、陕西、宁夏等地区相继发现特厚乃至巨厚煤层。随着煤炭开采向深部转移,特厚煤层发生冲击地压的案例也越来越多。彬长矿区自然条件复杂,水、火、瓦斯等各种灾害威胁严重。2013年以来,受地域环境、煤体性能、采掘活动等多方因素影响,冲击地压灾害在胡家河、孟村等矿井显现,由于多种致灾因素相互交织叠加,治理难度大。

近年来,针对矿区冲击地压灾害特性,彬长矿业与国内知名科研院校合作成立课题组,加强基础研究,实施技术攻坚,科学确立了“预测预报、逢掘(采)必卸、不卸不掘(采)、强卸强支”的“十六字”防治方针,探索建立了煤体和底板局部卸压、坚硬顶板深孔断顶、全断面短锚索巷道支护的一体化联合灾害控制解危技术,合理引进了微震、地音、应力在线等监测预警系统,全面形成了主动预防、培训教育、预测预报、措施解危、效果检验、安全防护“六位一体”综合防治措施,实现了矿井震动次数和释放能量级别的大幅减少。同时,产学研协力攻坚,持续发力,深入研究特厚坚硬煤层分层放顶煤开采条件下冲击地压的预警及与防治技术,着力在灾害机理认识、预测预报手段、治理方法措施上取得新突破。

冲击地压是煤矿最严重的灾害之一,到目前为止,国际岩石力学界和采矿工程界的专家学者都给予广泛的关注和投入,进行了大量研究工作,但冲击地压的防治依然是世界性难题。为了有效减少冲击地压的发生,目前常用的治理方法有大直径钻孔卸压、煤体卸压爆破、顶板卸压爆破、煤层注水卸压等防冲措施。

高压水力预裂技术是使用高压注水泵通过钻孔向煤岩层压入高压水,以高压水冲压孔内煤岩孔壁以破坏煤体、岩体结构,使煤岩层内产生裂缝或者使原来的闭合裂隙被压开形成新的裂隙。该技术项目主要包括:高强封孔、高压水预裂、保压注水、预裂监测等主要工序。

传统的顶煤预裂方式采用爆破卸压、断顶,存在爆破时易造成有害气体超限、中断生产、成本较高、工序繁杂危险性大、孔内残留的有害气体干扰了防灭火指标气体判识预警等诸多缺点。高压水力预裂技术利用工业水,施工成本低、绿色环保、操作安全,不干扰正常生产、适用多种矿井条件、破坏坚硬煤岩层完整性及结构、润湿弱化煤岩强度、缓冲吸能,且能降低煤岩体的温度,延缓煤体氧化升温,利于防灭火管理。

高压水力预裂顶煤治灾新技术可以降低工作面实体煤上方坚硬顶板和顶煤的岩体结构及强度,使煤岩层卸压,减弱顶板动载荷,减弱冲击矿压能量产生与释放。该技术可起到初采初放及末采煤体卸压、冲击地压解危、防治工作面顶板大面积垮落、提高顶煤冒放等作用,以解决煤炭开采过程中遇到的坚硬厚(高瓦斯)煤岩层采动引起的一系列动力灾害。

该公司目前在小庄矿率先实施的高压水力预裂顶煤钻孔共有两类,一类为“放煤孔”,开孔与回风巷巷道顶板成35°夹角,方位朝向运输巷,孔长约为22.5m,孔底垂直深度12.75m;另一类为“断顶孔”,开孔与回风巷巷道顶板成75°夹角,孔长45m,孔底垂直高度约为43.46m

该技术项目开创了高压水力预裂顶煤治灾技术在陕西煤矿冲击地压解危方面的先河,也标志着该公司冲击地压综合防治技术体系建设迈出了新步伐、进入了新阶段。该技术项目理念前瞻,综合治灾技术优势突出,经济效益显著,具有广阔的推广应用前景。(弯桂清 唐洪)


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