目前，中國(guó)平煤神馬集團(tuán)絕大多數(shù)礦井已進(jìn)入深部開(kāi)采階段，伴隨而來(lái)的高地應(yīng)力、煤與瓦斯突出等復(fù)合動(dòng)力災(zāi)害威脅越來(lái)越嚴(yán)重，已經(jīng)成為制約該集團(tuán)煤礦安全發(fā)展的重大瓶頸。
為此，中國(guó)平煤神馬集團(tuán)以科技創(chuàng)新為引領(lǐng)，不斷探索突出煤層的瓦斯治理之策，與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)聯(lián)合攻關(guān)，共同研發(fā)了爆注一體化工藝，有效破解了突出煤層瓦斯治理難題。今年3月，這一工藝被收入國(guó)家煤礦安監(jiān)局發(fā)布的《煤礦安全生產(chǎn)先進(jìn)適用技術(shù)裝備推廣目錄（第四批）》中。
“過(guò)去，我們采用松動(dòng)爆破和卸壓注水技術(shù)防突，但是操作起來(lái)工藝繁瑣、職工勞動(dòng)強(qiáng)度高，而且實(shí)施效果不佳。”中國(guó)平煤神馬集團(tuán)十礦礦長(zhǎng)、時(shí)任攻關(guān)小組組長(zhǎng)朱同功說(shuō)。作為煤與瓦斯突出礦井，十礦在推進(jìn)深井、低透煤層重點(diǎn)回采工作面時(shí)，時(shí)常面臨卸壓、防治瓦斯、煤體固化、降塵等技術(shù)難題。
2017年，十礦技術(shù)人員在改進(jìn)防突技術(shù)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，松動(dòng)爆破在釋放地應(yīng)力和瓦斯方面效果顯著，而水力耦合爆破可以進(jìn)一步提升爆破效果。隨后，他們提出了大膽的設(shè)想，能否充分利用爆破后的裂隙發(fā)育、注水效果顯著的特點(diǎn)，將松動(dòng)爆破和卸壓注水結(jié)合起來(lái)，研發(fā)出深井、低透煤層爆注一體化技術(shù)工藝及其配套裝備？
有了想法后，中國(guó)平煤神馬集團(tuán)邀請(qǐng)中國(guó)礦業(yè)大學(xué)研究團(tuán)隊(duì)聯(lián)合攻關(guān)，在十礦成立了攻關(guān)小組，將己15、16—24100工作面作為試點(diǎn)，在采煤工作面鉆孔預(yù)抽達(dá)標(biāo)的基礎(chǔ)上，對(duì)爆注一體化工藝進(jìn)行積極探索。
“由于爆注一體化工藝是以快速封孔注入的水替代砂子，以黃泥作為爆破封孔介質(zhì)，因此成功的關(guān)鍵取決于兩方面。一是封孔器的選材，不僅密封要嚴(yán)實(shí)，而且耐壓性要好；二是如何不受水介質(zhì)的影響，將炸藥安全送至孔底。”朱同功告訴筆者。
在試驗(yàn)初期，攻關(guān)小組經(jīng)過(guò)反復(fù)試驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)采用高壓注水膠囊封孔器替代原先的黃泥封孔，能夠收到良好的封堵效果。于是，他們?cè)诩?5、16—24100工作面開(kāi)始推廣使用這種封孔器。
但是，朱同功在隨后的一次八點(diǎn)班盯班中發(fā)現(xiàn)，被替代的高壓注水膠囊封孔器耐壓性很差，僅使用一次就會(huì)磨損，無(wú)法復(fù)用。
為了提高封孔器的耐壓性，升井后，朱同功立即聯(lián)系了該封孔器的生產(chǎn)廠家、加工廠家和中國(guó)平煤神馬集團(tuán)瓦斯研究院，對(duì)該封孔器密封鋼圈和膠囊材質(zhì)進(jìn)行調(diào)整，直到晚上十點(diǎn)多，才確定了有效、可行的工藝方案。
啃下了第一塊“硬骨頭”，攻關(guān)小組又開(kāi)始思考如何將炸藥安全送至孔底這一技術(shù)難題。他們用了3個(gè)月，開(kāi)展了近百次試驗(yàn)，最終開(kāi)發(fā)出專用的裝藥倉(cāng)和送藥桿，既可以保證炸藥安全、快速送入孔底，又能夠在塌孔或拒爆時(shí)將炸藥拔出。
在爆注一體化工藝實(shí)施過(guò)程中，攻關(guān)小組不斷改進(jìn)煤層高壓注水工藝，利用注水封孔器對(duì)工作面卸壓鉆孔進(jìn)行高壓注水，進(jìn)一步提高了煤層注水效果。
“采用爆注一體化工藝后，我們不但實(shí)現(xiàn)了應(yīng)力前移、煤體塑性增強(qiáng)、瓦斯釋放更到位、降塵效果更好等目標(biāo)，而且提高了松動(dòng)爆破的安全系數(shù)，降低了職工的勞動(dòng)強(qiáng)度，提高了作業(yè)效率，節(jié)約了生產(chǎn)成本。”朱同功高興地說(shuō)，“相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，爆破30分鐘后，突出煤層的絕對(duì)瓦斯涌出量每分鐘由0立方米到19.3立方米增至10.3立方米到38.52立方米，平均涌出量每分鐘由3.38立方米增至20.19立方米。”
目前，爆注一體化工藝已在中國(guó)平煤神馬集團(tuán)六礦、八礦、十礦、方山新井等煤礦應(yīng)用。
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