深部开采好做法
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随着煤矿走向深部开采，瓦斯灾害、顶板灾害、水害、火灾、热害等级不断提升，不同灾害叠加，治理难度陡增。为确保深部开采安全，中国煤炭报特邀请部分煤炭企业相关负责人谈思路、谈经验，以期为更多煤炭企业提供启发和借鉴。
01
智能装备先行
近年来，山东能源集团兖矿能源与院士专家、专业院校合作，联合开展技术攻关，创造性地提出深部厚煤层工作面围岩智能耦合控制理论，利用支架与围岩强度、刚度、稳定性耦合原理，从而实现煤炭开采支护、综采、运输智能协同的目标。
基于这一理论，兖矿能源设计并制造了刚度和强度平衡、整体结构自适应、可信可靠的系列高端液压支架，研制出国产智能化高端装备控制系统，配套建成高端液压支架大型结构件机器人柔性智能化焊接车间、液压支架全生命周期检测检验平台等。
在技术攻关、科技研发过程中，兖矿能源建成了山东省高端综采装备和智能开采实验室，形成了完整的“理论攻关—高端装备设计理论—智能加工—检测检验—工程示范”煤矿深部厚煤层智能开采关键技术与高端装备制造协同创新体系。
这些技术和装备具有完全自主知识产权，对提高开采效率、提升智能化水平、保障安全生产等具有重要意义，为国内煤炭资源安全高效智能开采提供了坚实保障。
兖矿能源赵楼煤矿坐落于菏泽巨野煤田，井深905米，最深工作面达960米，是兖矿能源深部开采立井之一。近年来，赵楼煤矿实施高可靠性、重装备、自动化以及精简人员的发展策略，全面推进智能化建设。
赵楼煤矿先后高标准建成7个示范型智能采掘工作面，成功实施了50余项智能化工程项目。其中，7304智能化工作面集成了支架电液控制系统、采煤机惯导系统、视频监控系统、煤流变频控制系统、智能泵站系统以及集控中心等，实现了采煤机记忆截割、支架自动跟机移架、实时视频监控以及远程遥控操作等，可常态化完全自主智能开采。
当前，深部开采面临的灾害之一是冲击地压。兖矿能源先后投入1亿余元，开展冲击地压、矿震与地震相关领域的研究。
兖矿能源与中国地震局、山东省地震局以及中国矿业大学等高校、科研单位建立了紧密的合作关系。先后进行了《煤矿矿震发生机理及防控关键技术研究与应用》《兖州矿区矿震灾害机理与防治技术》等课题研究，共同实施了一系列具有前瞻性、实用性的项目，为煤矿安全高效开采提供了有力支撑。
另外，兖矿能源专门建设了冲击地压防治实操培训基地，重点提高冲击地压矿井技术人员、职工防冲实操能力和专业素质，使其掌握矿山地震、微震、应力等监测系统的原理及应用情况，规范钻屑法、卸压工程等施工标准及流程。（陈勇）
02
精准施策防灾
河南能源永煤集团所属生产矿井19对，核定生产能力3109万吨/年。经过40余年的高强度开采，永煤集团永城本部矿井浅部煤炭资源逐渐枯竭，已向深部开采挺进，其中埋深超800米的资源量超1亿吨，部分矿井采深已达950米。
永煤集团将深部开采作为一项重要课题，充分研究地压、瓦斯等灾害治理难题，投入大量科研力量，综合运用先进技术手段，有效提升了深部开采安全水平和效率。
在巷道掘进期间，永煤集团采用大直径锚索、恒阻锚索支护技术，在巷道应力集中明显、大断面硐室等变形严重区域引进锚索束支护技术，有效控制巷道变形。在岩巷全面采用“先喷后锚+预留变形量让压二次局部补强”支护技术，断面成型后先薄喷后支护，待矿压稳定后再复喷，有效解决了巷道收敛变形影响使用的难题。采用底板中空注浆锚索加固施工技术，即施工锚索后再进行注浆，将底板裂隙注实，待水泥浆凝固后对锚索施加预应力进行张紧，取得了较好的支护效果。
永煤集团完善以总工程师为首的“一通三防”安全技术管理体系，对不同煤种、不同煤层、不同区域因灾施策，“分类、分区、分级、一矿一策、一面一策”对症下药。创新封孔工艺，在车集煤矿2616中底抽巷采用浆胶一体恒压封孔工艺，钻孔平均始抽浓度达89.3%、在抽浓度达80.6%。优化抽采方式，在顺和煤矿2405措施巷实施定向长煤孔预抽煤巷条带，持续8个月管路抽采浓度达到100%，平均纯量每分钟1.42立方米。综合采用“压风吹孔查找漏气+二次封堵+帷幕注浆+透孔疏通+减少接头+节点抹胶”等举措开展钻孔修复，使顺和煤矿2406底抽巷单孔平均在抽浓度由37.1%提升至68.3%，车集煤矿2616中底抽巷干管瓦斯浓度提高到75%、氧气浓度降至5%到7%，瓦斯治理效果显著。
永煤集团永城本部矿井平均采深在500米以上，加上井下生产设备散热等因素，极易产生高温热害。尤其在夏季高温天气，井下温度普遍达到30摄氏度以上，相对湿度接近100%。
对此，永煤集团积极探索建立深部工作面通风降温、机械制冷、个体防护“三位一体”热害防治体系，形成了“全矿井井口制冷+全采区闭式制冷+局部头面开式制冷”的井下制冷模式，在高温热害较为突出的矿井安装了17部井下制冷装备，使采掘头面温度降低2摄氏度至8摄氏度、湿度降低12%至24%，极大改善了作业环境。（范子毅）
03
做好技术储备
四川省煤炭产业集团（以下简称川煤集团）现有生产矿井20对，核定生产能力1478万吨/年。川煤集团所属煤矿煤层赋存条件非常复杂，煤与瓦斯突出、高瓦斯矿井占比90%，水文地质类型复杂与极复杂矿井占比40%，倾斜和急倾斜煤层占比73.3%，极薄煤层和薄煤层占比45.4%。
川煤集团20对生产矿井均采用平硐或斜井开拓方式，目前开采埋深为300米至600米。
随着开采的不断延伸，5年后大宝顶煤矿、铁山南煤矿，10年后太平煤矿、花山煤矿将面临600米至800米深部开采难题。对此，川煤集团的总体思路是加强科技治灾，加快智能化建设，提前做好技术储备。
如今，川煤集团深部开采主要面临高应力、瓦斯灾害、地温地热等难题。
在高应力方面，随着开采深度增加，地应力、围岩应力、原岩应力必然随之增加，对巷道成型、锚网索支护、过地质构造等带来压力。因此，川煤集团拟采取以下几项措施。
一是开展地应力测试。对深部开采煤层进行地应力测试，找准最大主应力方向，合理设计巷道走向与断面，避开高应力区域。二是建立应力监测预警系统。对深部开采煤层建立冲击地压预警系统，超前预判应力集中，减小应力灾害。三是加强对关键层的控制。在浅部煤层回采时，利用切顶手段弱化老顶，减少应力显现。在深部煤层回采时，切顶应延伸至关键层，弱化关键层的扰动，减少高应力显现。
在瓦斯灾害方面，随着开采深度增加，煤层瓦斯压力增加，瓦斯灾害治理难度升级，对川煤集团瓦斯治理提出更高要求。因此，川煤集团拟采取以下几项措施。
一是超前抽采治理瓦斯。在深部煤层回采前、水平开拓前，在地面或者上水平使用定向钻机，对深部煤层瓦斯进行超前抽采。二是科学合理优化开拓布置及采掘部署，采用保护层开采、卸压层开采、穿层网格预抽等区域防突措施治理目标煤层瓦斯。三是采用增透技术提高抽采效果。利用水砂压裂或二氧化碳预裂、水力冲孔、水力割缝等手段，增加煤层透气性，提高抽采效果，降低煤层瓦斯含量。四是利用顶板定向长钻孔抽采采空区瓦斯、采用Y形通风方式等优化通风系统，解决上隅角瓦斯超限难题。
在地温地热方面，随着开采深度增加，地热效应越来越明显，工人作业环境更恶劣。为此，川煤集团拟采取几项措施。一是增加工作面配风。深部采掘工作面增加配风量，对工作面起降温效果。二是建设智能化工作面。在深部采掘工作面优先使用智能化设备，减少深部开采作业人数。（唐锋）
（转自：煤炭工业）
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