在全球能源格局加速演变、我国“双碳”目标稳步推进的时代背景下,能源革命已成为新时代国家的重大战略,其中能源技术革命更是起到了关键的引领作用。鉴于我国特有的能源结构和资源分布的特点,煤炭在较长时期内仍将是主导能源。但是,随着我国中东部大批煤矿进入衰老期,浅层煤炭资源的开采逐渐枯竭,向深部开发资源已成为必然选择,煤炭深部开采已经成为国家能源战略的重要方向,也是推动形成煤炭高效开发新质生产力的重要举措。
冀中能源集团作为煤炭行业的科技领军企业之一,凭借在防治水方面长期的技术积累和创新探索,正式被国家赋予了煤炭深部开采水害防治技术攻关的重要使命,成为煤炭技术革命探索的先行者,在这片充满挑战的“禁区”攻坚克难、砥砺前行,以科技之光照亮煤炭工业发展的“未来之路”。
胸怀“国之大者”,勇担国家煤炭科技革命新使命
习近平总书记关于安全生产的重要指示精神,为煤炭行业的发展指明了方向,也为安全生产提出了要求。李强总理等国务院领导同志关于煤炭深部开采的重要批示,进一步凸显了煤炭深部开采在国家能源战略中的关键地位。冀中能源集团积极响应国家号召,坚决落实指示精神和批示要求,按照应急管理部、国家矿山安全监察局的工作部署,从2024年5月开始,毅然承担起《深部开采底板高承压水地面区域治理+微震监测技术攻关试验》这一重任。
知重负重方显勇毅和担当。水灾作为威胁我国煤矿安全生产的重大灾害之一,损失重、伤亡大。其防治的艰巨性、复杂性、长期性特点十分突出。随着采深加大还将面临高水压、 高地应力、高突水系数等诸多难题。因此,通过工程试验研究解决这些难题,形成一套有效、普适、可复制、易推广的技术和标准,是实现深部煤炭资源安全开采、保障国家能源安全的重大课题。
冀中能源集团多个煤矿也曾遭遇过水灾事故的发生,迫使冀中人知难而进,长期在矿井水灾防治方面持续投入大量人力物力开展技术攻关,积累了颇多前沿技术和科研成果,国家标准中 “突水系数”安全评价方法的提出、地面区域治理、微震监测预警等方面均处于先导地位。也拥有矿井水害探测与防控国家矿山安全监察局重点实验室、国家能源充填采煤技术重点实验室等一批重点技术研究平台,同时拥有一支作风优良、技术过硬、敢打硬仗的专业化防治水技术团队,以及广泛联合的产学研合作机制。这些都是冀中能源集团敢于、勇于承担国家使命的底气和实力,更彰显了国企的勇气、责任和担当。
高标准快行动,科学制定技术攻关实验方案
冀中能源集团闻令而动,迅速成立了以董事长、总经理为正副组长的领导小组,组建了由技术骨干搭建起来的工作专班,同时整合统筹多方面科研和生产机构作为支撑,一支涵盖了地质、水文、采矿等多个领域的专家和技术骨干形成了强有力攻坚团队。他们犹如一群勇敢的探险家,深入一线,全面开展实地调研,收集数据,详细分析深部开采面临的各种问题难题,提出攻关思路和方向,经过无数个日夜不息的奋战,精心绘制出了一份详尽的“深部开采技术攻关试验方案”,方案犹如一张精确的线路图,为后续的探索之旅提供了遵循。经过层层论证和反复打磨,2024年9月6日这份方案最终获得了国家矿山安全监察局的正式审核批复,这不仅彰显了冀中能源集团在煤炭深部开采领域的坚定决心与强大实力,也标志着冀中能源集团正式开启了煤炭深部开采的攻坚征程。
该试验不仅是解决企业自身发展难题的契机,更是为国家能源战略展开了创新探索。集团上下齐心协力,整合各方资源,全力推进项目实施。选取了冀中能源集团邢东矿、九龙矿、磁西一号矿三个深部开采矿井,以及距离奥陶系含水层近、突水系数高的东庞矿西庞井、葛泉矿东井两个下组煤开采矿井进行典型工程试验。针对不同的开采条件和水害特点,五处矿井分别开展各具特色的工程试验,对突水机理、精细探测、区域治理、疏水降压、监测预警和技术装备等关键环节展开攻关。围绕对原始突水系数大于0.10MPa/m区域下组煤开采试验和埋深1500m以浅的煤层开展试验验证,实现该范围深部煤炭资源的安全开采,力求在煤炭深部开采技术上取得重大突破,为行业可持续发展开山拓路。
系统攻关试验,聚力诸多难题展开破解
在深部开采过程中,冀中能源集团也遭遇诸多技术瓶颈,如导水构造探查实施、超前区域治理技术、水害防控技术及装备研发、监测及预警系统升级等。面对这些挑战,集团科研团队毫不退缩,凭借顽强的毅力和卓越的智慧,积极探索创新解决方案。
导水构造探查,揭开地层“神秘面纱”。为了精准定位导水构造,科研团队运用了三维地震勘探、槽波地震勘探和瞬变电磁探测等一系列“高精尖”技术手段,这些技术手段如同“地层造影”,深入地层深处探寻构造的蛛丝马迹;井下长距离定向钻探技术则像“地层穿刺”,精准引导钻孔穿越复杂地层;微震监测等技术手段宛如“地层心电图”,实时捕捉地层深处的细微动静。1月2日,记者冒着严寒来到九龙矿施工现场,钻机轰鸣声不绝于耳,技术人员昼夜坚守岗位。通过一系列精心组织的钻探施工,成功完成多个主孔和水平分支孔的钻探任务,2024年累计地面区域治理钻探工程量超过2万米。这些努力如同在黑暗中点亮了一盏明灯,为后续的治理工作提供了清晰的方向。
超前区域治理,构筑安全“防护墙”。率先引入地面径向射流技术与压裂注浆工艺,开展了地面区域治理工程,对底板含水层进行改造,实现了未采掘区域底板水害超前治理。在西庞井,技术人员根据不同区域的地质特点,精心制定注浆方案,采用新型材料与工艺,有效降低突水风险。同时,不断改进注浆工艺,确保浆液在岩层中的扩散效果,增强底板岩层的稳定性,为深部开采构建起坚固的“防水堡垒”。
智能装备研发,打造智慧矿山“利器”。冀中能源集团在智能化装备研发领域持续发力,自主研发的“智能化注浆集控系统”宛如一位“智能工匠”,远程操控,精准配比,大大提高了注浆效率和质量;基于电磁技术的“地-空机器人探地数据采算中心”则如同“天眼”,实时采集和分析海量地质数据,为矿山开采提供精准决策依据。这些先进装备的应用,极大提升了作业的精准性和安全性,为深部矿井开采配备了智能化、自动化的强力支撑。
监测预警体系,擎起安全实时“预警网”。在突水风险监测预警方面,集团构建了一套全方位、多层次的全时空监测预警体系。井下传感器如同敏锐的“触角”,分布在各个关键角落,实时采集微震、地应力、水压等多源数据。这些数据通过高速网络实时传输到远程数据处理平台,经过大数据分析和人工智能算法的“深度整理”,实现了对突水风险的早期识别、实时监测和精准预警。一旦监测到异常数据,系统立即发出警报,为井下作业人员处置、避险争取宝贵的时间。
创新突破引领,绘就深部开采光明前景
多年来,冀中能源集团自主研发和积累的,如突水机理研究、精细探测、区域治理、疏水降压、监测预警和技术装备,以及地面径向射流技术与压裂注浆工艺等多项防治水技术,如同一颗颗璀璨的明灯,照耀着煤炭安全生长的前路。通过此次技术攻关试验,更进一步整合最前沿的技术成果,是一次系统集成的再创新,为矿井安全生产筑起了一道更加坚实的防线,必将引领整个行业技术进步和升级。
怀抱理想,展望未来,冀中能源集团将在深部资源精准勘探与水害防治方面持续发力。一方面,构建深部资源精准勘探工作机制,精准掌握煤层赋存、覆岩特性、地质构造和水文条件等探测技术,为广泛开展矿井深部开采防控底板高承压水提供有力依据,保障开采工作安全高效进行。另一方面,积极创新突破,探索新的突水机制及预测方法,优化导水构造探查技术,建立并完善超前区域治理和效果评价体系,打造奥灰疏水降压与区域治理协同的高效模式,升级突水风险智能监测预警防控系统,结合微震技术,建立起深部开采水害治理技术新体系。同时,大力研发水害防控智能装备,打造深部及下组煤带压开采水害防治工程示范区,推动水害防治技术向智能化、精准化发展,形成实用、易推广的带压开采成套技术和标准。通过深部开采的试验攻关,实现特定区域深部煤炭资源的安全开采,为煤炭行业深部资源开发蹚出新路,创造价值,推动技术革新,塑造安全、高效、智能的煤炭开采新局面,为能源事业稳定发展提供可靠有力支撑。
惟其艰难,方显勇毅;惟其磨砺,始得玉成。这次煤炭深部开采领域的探索与创新,恰似一场无畏坎坷、不避风雨、孤勇前行的越野跑,冀中人将以坐不住、等不起、慢不得的责任感、紧迫感砥砺前行,将继续坚持科技创新驱动发展战略,秉持安全发展理念,为我国能源事业的可持续发展作出更多更大的贡献!