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2018-09-20 12:40 来源:凤凰社

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阳泉新闻网 >> 阳煤视窗
争当瓦斯治理排头兵
发布日期:2018-09-20 07:53
来源:阳泉日报
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瓦斯地质研究应用中心在新元公司组织实施地面直井大液量水砂压裂增透技术研究与应用工程。 叶海锋摄

阳煤集团瓦斯地质研究应用中心

阳煤扬德寿阳公司平舒瓦斯电站

地面“L”型井

井下水力压裂

  瓦斯,煤炭天生的“冤家”,偶尔合不来,却总也离不开。长期以来,阳煤在降伏“气老虎”的道路上摸爬滚打,也曾荣为“全煤瓦斯治理一面旗”,也曾因重大瓦斯事故而被认为“打虎英雄变怂了”,但治理瓦斯的决心从未改变。可以说,阳煤集团的安全生产史,就是一部瓦斯治理史。

  近年来,为解决瓦斯治理难题,阳煤集团提出“一切服务于瓦斯,一切服务于质量,有一分钱也要用于治理瓦斯”和“保安全、治瓦斯、塑造阳煤新形象”的瓦斯治理方针,举全集团之力治理瓦斯灾害,将瓦斯治理速度、治理能力、治理水平、治理标准打造成为阳煤集团的第一速度、第一能力、第一水平、第一标准,全力研究,实施推广“7+3”瓦斯治理阳煤模式。

  2016年7月,阳煤集团成立了阳煤集团瓦斯地质研究应用中心,瓦斯中心被企业赋予了瓦斯地质勘探开发、瓦斯压裂增透排采技术研究与应用等新职能。从“一个钻孔就是一项工程”的提出到瓦斯地质研究应用中心的正式成立,阳煤集团倾力打造瓦斯地质探勘专业化团队,力求在工业新业态板块实现新突破。

  两年来,随着阳煤集团瓦斯治理水平的逐步提升,集团下属众多突出矿井、高瓦斯矿井的采掘进尺、生产衔接等都得到了较大提升。以寺家庄公司为例,生产产能由原来的100万吨,到今年有望完成500万吨,实现达产扭亏为盈的目标,从教训矿走向了示范矿,尝到了瓦斯治理的甜头。接下来,阳煤集团将在争当瓦斯治理排头兵的道路上继续前行!

  “伏虎”路上的新征程

  “在瓦斯治理上,寺家庄公司要高度重视瓦斯治理,再接再厉,变被动为主动,高起点谋划,认真落实‘7+3’瓦斯治理阳煤模式,做好冲孔造穴、气相压裂、水力压裂等工作,加强工艺创新,共同把寺家庄公司打造成集团公司的窗口企业。”8月21日,阳煤集团党委书记、董事长翟红到寺家庄公司进行包矿调研时这样说。

  “7+3”瓦斯治理阳煤模式,是2016年以来阳煤集团总结瓦斯治理经验形成的“阳煤智慧”,包括“保护层开采、以岩保煤、小煤柱掘进、气相压裂、水力冲孔造穴、水力压裂、沿空留巷”7项技术和“钻孔抽采系统标准化、钻孔施工在线监控、抽采量精准计量”3项管理手段。

  据统计,阳煤集团现有的40处矿井中,有高瓦斯突出矿井25个,占煤矿总数的62.5%。而如果给全国瓦斯治理难度大的煤矿排个序,阳煤集团恐怕不遑多让。数据显示,阳煤集团主采的沁水煤田东北隅一带是我国煤与瓦斯突出频率最高、瓦斯涌出量最大、自然灾害最严重的矿区之一。矿区各煤层瓦斯压力为0.25~2.3MPa,瓦斯含量14.75~26.73m3/t,矿井相对瓦斯涌出量16~46m3/t、矿井绝对瓦斯涌出量150~535m3/min。

  在上述煤层突出危险性大的同时,还叠加地质构造复杂、煤层碎软、透气性差,属于典型的低渗碎软突出难抽采煤层。

  随着开采深度的逐步增加,瓦斯治理难度不断增大,解决未能实现本质安全、单产单进水平低、抽掘采衔接紧张、生产成本高等问题,关键在瓦斯!困难,冲不破是关卡,冲破了就是坦途。

  2016年以来,阳煤集团以新景、新元、寺家庄三家为示范矿,通过成立的阳煤集团瓦斯地质研究应用中心积极与科研院所合作试验瓦斯治理新技术、新工艺,努力提高瓦斯治理水平。“7+3”瓦斯治理阳煤模式逐步形成。

  “冲孔造穴、水力压裂、气相压裂等先进技术之前大部分由外来的科研院所掌握,成立瓦斯中心后,我们与中国矿业大学、中国地质大学、河南理工大学等国内专业院校单位开展合作,进行试验创新,逐步突破瓦斯治理技术瓶颈,将冲孔造穴、水力压裂、气相压裂等技术成果牢牢攥在自己手中,形成了属于阳煤自己的瓦斯治理专业化团队。”阳煤集团瓦斯地质研究应用中心总经理石晓红自豪地说,中心成立后,企业不仅在发展中总结治理经验,在瓦斯治理上也有了抓手,有了队伍,以前不敢想不敢做的一些事,现在可以有属于自己的构想了。

  “7+3”瓦斯治理阳煤模式的形成以及瓦斯地质研究中心的成立,为全国煤炭行业的瓦斯治理提供了阳煤实践,为解决沁水煤田深部开采瓦斯抽采世界性难题贡献了阳煤方案,也成为了阳煤“伏虎”路上的新里程碑!

  局部消突向区域消突的转变

  有了成熟的瓦斯治理模式和专业化的瓦斯治理团队,阳煤集团在瓦斯治理方面又取得了哪些效果呢?

  “过去我们常采取的是拼刺刀的方法,以局部消突为主,工作人员在煤巷内打钻孔抽瓦斯,与尚未完全消突的瓦斯短兵相接,危险性很大,掘进效率很低。那时我们可以真正拿出手的区域消突防突手段方法并不多,之后才逐步走上了区域消突防突的正确道路上。”石晓红说,“7+3”瓦斯治理阳煤模式的形成,让阳煤在区域消突防突的全新认识上找到了技术手段和创新途径,高瓦斯突出矿井的井下掘进进度得到了极大提升。

  石晓红形象地将瓦斯治理比作是在气球表面抽气,瓦斯治理泄掉矿井预采区压力后,K1值和瓦斯含量校验值是否达标至关重要,如果这些关键指标未真正达到标准,就进行后续的煤炭开采极易发生安全事故。

  以寺家庄公司、新元公司等阳煤煤与瓦斯突出矿井瓦斯治理经验为例,以前局部消突采取的是密集钻孔的方式,一个预抽采正前巷道每次要打26至32个普通预抽钻孔,由于煤层松软、瓦斯含量高等矿井地质客观因素,煤巷掘进可谓寸步难行。为了保证生产衔接,这种拼刺刀的方法,多打钻孔快速抽采,或者靠侥幸干脆忽视瓦斯治理标准,成为煤矿生产过程中的巨大威胁。数据显示,这种局部消突的方式,突出矿井的煤矿月掘进进尺仅能维持在20米左右,严重影响煤矿的正常生产。

  为了彻底摆脱这种尴尬局面,近年来,阳煤致力于将瓦斯治理能力、治理水平、治理标准作为第一能力、第一水平、第一标准,全力研究、实施、推广“7+3”瓦斯治理模式。气相压裂,就是其中的重要篇章。这一创新性技术的推广使用,曾一波三折。

  时间追溯到2015年10月,由河南理工大学承担的气相压裂增透消突技术研究项目开始在新元公司实施,然而效果并不理想。2016年,瓦斯地质研究应用中心成立后,阳煤集团党委书记、董事长翟红就气相压裂试验项目,果断指示瓦斯地质研究应用中心与河南理工组成项目组,进驻新元公司,并鼓励中心人员:“以坚定的信心坚决试,以开放的思维大胆试!允许失败,更期待成果!你们要做瓦斯治理排头兵!”

  鼓励,化作了加压奋进的动力、攻坚克难的魄力。针对原设计掘进正前“1+10”压裂方案增透消突效果不明显的实际,瓦斯中心班子成员盯在现场研究,技术骨干蹲点跟踪破题,改进钻孔工艺,变更成“2+9”压裂方案,增透消突效果明显增强。

  实践证明:双孔气相压裂是阳泉矿区煤巷掘进防突的先进、有效技术。石晓红说,气相压裂试验只是中心探索“7+3”瓦斯治理阳泉模式的一个缩影。类似的还有冲孔造穴、水力压裂等关键技术,目前这些技术广泛应用于阳煤各大突出矿井。数据显示,通过“2+9”压裂、“2+3”冲孔气相压裂、底板穿层水力冲孔造穴等实践,如今寺家庄公司每月最高可以掘进217米,月进尺效果是原来采用传统局部消突技术手段的近10倍,基本稳定在了200米以上,保证煤矿正常生产衔接的基础上,瓦斯中心还可以兼顾瓦斯治理能力、治理水平、治理标准的提升,形成了阳煤集团在瓦斯治理方面的核心竞争力。

  瓦斯治理与瓦斯利用的未来式

  井下区域消突取得巨大突破的同时,瓦斯中心还在地面部分与中国矿业大学、中国地质大学等国内知名院校合作,开展地面直井大液量水砂压裂增透技术研究与应用、煤层气地面抽采技术研究与应用、突出煤层复杂构造带地面直井压裂消突技术研究等先进技术,继续巩固“7+3”瓦斯治理阳煤模式经验成果。

  从2016年开始,阳煤瓦斯地质研究应用中心与相关单位合作,在新景公司、新元公司、平舒公司各打下3口“L”型井,试验性开展高产高效工作面煤层气地面抽采技术研究与示范,从煤层气利用的角度而言,通过打L型井,矿井瓦斯利用的浓度逐渐提升最大效率利用了矿井瓦斯气。

  据悉,平舒公司多种瓦斯治理手段的使用显著提升了抽采效果。不久之前的8月5日,阳煤扬德寿阳公司平舒瓦斯电站完成发电量49万kwh,创下了单日发电量的历史新高。

  石晓红介绍,地面“L”型井的形成可以实现采动区瓦斯的快速抽采,运行300天来,平均抽采浓度67%,平均流量8m3/min。从之前新景公司佛洼瓦斯发电泵站机组的瓦斯利用效果来看,机组每分钟发电需10~15%m3浓度的瓦斯支持,以15%浓度为最佳效率;采用“L”型井抽采混合供给后,瓦斯发电泵站机组可以满负荷高效运转。  

  “L”型井的试验成功,地面直井大液量水砂压裂消突技术的初步成功,还让阳煤从瓦斯治理的层面看到了新的利好。实践过程中,大家惊奇地发现地上抽采瓦斯之后对整个矿井的瓦斯治理能起到不亚于井下区域消突的良好效果,可以基本满足先抽后采、煤与瓦斯共采的目标。新元公司采用地面直井大液量水砂压裂和井下水力冲孔造穴、气相压裂的“111”组合技术后,31004工作面提前由备用工作面序列转为生产衔接工作面序列,保证了矿井的生产衔接。

  “今年瓦斯中心继续巩固‘7+3’瓦斯治理阳煤模式,重点加大了对已利用地面直井大液量水砂压裂的几个矿井的技术攻克与巩固,逐步推广从地面先期瓦斯消突的关键技术,提升瓦斯治理的新境界、新高度。”石晓红说,目前采用地面直井大液量水砂压裂等技术的主要目的还是为了瓦斯消突,瓦斯抽采利用的综合效益依然不大,但随着这些关键技术的实践应用和完善创新,下一步,阳煤集团的瓦斯治理能力必将逐步转化为瓦斯利用的核心竞争力,成为集团潜力巨大的新经济增长点。

  向精准物探时代奋进

  谈到未来几年的奋斗目标,石晓红信心满怀:“目前,阳煤集团联合中国工程院院士袁亮拟成立国家级煤炭精准开采实验室,着力解决阳泉地区复杂地质条件下的煤炭精准开采问题。煤炭开采瓦斯先行,瓦斯地质研究应用中心要继续钻研瓦斯治理的关键技术,增大现有机械以及技术的使用率,在有效形成核心竞争力的基础上,向精准物探时代奋进。”

  开展井下气相压裂、地面直井大液量水砂压裂能够很好地解决煤与瓦斯突出,有序高效地保证生产衔接,满足煤矿现代化开采的需要。而阳煤集团范围内目前处于筹建阶段的矿井也存在瓦斯突出危害,在未开展矿井瓦斯灾害鉴定之前,矿井的建设也面临不小的难题。

  七元矿和西上庄矿是阳煤集团下一步规划新建的矿井,受制于瓦斯这个“拦路虎”先抽后建、先抽后采已提到议事日程。

  石晓红介绍,瓦斯地质研究应用中心目前已拥有的装备和人才基本都派上了用场。想要兼顾更多的瓦斯治理领域,就需要投入更多的人力和物力,对矿井进行精准的地质勘探,查明矿井瓦斯的富集区,高效率进行瓦斯消突、防突。

  “人才是第一生产力,地质方面的人才是做好阳煤集团瓦斯治理工作,向精准物探时代奋进的关键一招。瓦斯中心始终重视人才的培养,可以说是阳煤的‘地质黄埔军校’。”石晓红自豪地说,在之前的7年间,瓦斯地质研究应用中心累计招收了70名大学生,其中有13名成为了阳煤各个煤矿的副总师或者科级干部,为阳煤持续输送高技术地质人才。

  下一步,瓦斯地质研究应用中心将继续实施人才战略,不断强化科技创新,提高瓦斯治理效果争做瓦斯治理排头兵,使得瓦斯治理能力成为阳煤集团煤炭产业发展的动力引擎、工业新业态领域的新领军者,为建设安全、廉洁、高效、低碳、绿色、共享新阳煤砥砺前行!(任志青 胡淑琴 李华 曹宏杰)

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