寒潮再次來襲，晉北地區(qū)朔風凜冽、寒氣襲人。近日，記者來到地處靜樂縣的霍州煤電汾源煤業(yè)，卻看到一派熱火朝天的工作景象：地面注漿站的工人們正在為保水開采加緊作業(yè)，通過鉆孔輸送漿液，確保井下煤層底板變得更加堅固。
近年來，山西焦煤在深入推進能源革命的進程中，認真踐行“綠水青山就是金山銀山”理念，站在人與自然和諧共生的高度謀劃高質(zhì)量發(fā)展。汾源煤業(yè)毗鄰管涔山脈，臨近汾河源頭。該公司持續(xù)探索綠色發(fā)展的實踐路徑，通過保水開采有效化解了以往煤炭開采與水資源保護之間的突出矛盾。
錨定目標 永葆趕考心態(tài)
“你看，這一層一層的就是煤層和含水層，煤在上水在下。煤炭開采通常要先排水。這是淺層水，下面是奧灰水……”在汾源煤業(yè)總工程師吳兵兵辦公室里，他對照著水文地質(zhì)圖，認真地給記者上了一堂科普課。
保水開采，通俗講就是在煤炭開采過程中，保護好地下的含水層結(jié)構(gòu)，使含水層不受采煤擾動而發(fā)生開裂、錯斷現(xiàn)象，從而保護地下水的生態(tài)功能和供水功能。
汾源煤業(yè)開創(chuàng)的綠色保水開采科學路徑，也曾經(jīng)歷過一段艱辛的探索歷程。吳兵兵介紹，奧灰水位于含水層底層，水壓高、水量大，不僅關(guān)系水資源保護，更給礦井安全開采帶來極大壓力。早在2011年，霍州煤電就組織召開專題會議，致力于攻克奧灰水防治的難題。此后，他們歷時兩年，邀請一家又一家科研院所，咨詢了一批又一批專家，完成了一項又一項論證報告，最終確定了奧灰水治理方案。2013年10月，山西省首項煤層底板注漿加固工程在汾源煤業(yè)全面啟動，該礦綠色保水開采正式拉開帷幕。
那時，既沒有經(jīng)驗可循，也沒有模式可搬，每一項工作都是在摸著石頭過河。在井下首個回采面實施煤層底板注漿過程中，有一次，鉆孔施工到接近奧灰水頂面時，涌水量突然增大，鉆孔出水直沖巷道頂板……在經(jīng)過8小時的全力奮戰(zhàn)后，通過采取關(guān)閉孔口管、增加排水能力等多項措施，水位才逐漸降了下來。
吳兵兵告訴記者，當時的整體注漿加固雖然有了效果，但實際運用過程中發(fā)現(xiàn)由于煤層底板破碎及高水壓，井下采掘活動時刻面臨突水風險，井下底板注漿大多需要在井下已有采掘工程基礎(chǔ)上開展，安全和生產(chǎn)存在矛盾；同時，井下施工鉆孔受高水壓影響，本身存在安全風險，會對施工人員人身安全造成威脅。治本之策唯有進行地面區(qū)域注漿治理。
錨定這一目標，汾源煤業(yè)堅持創(chuàng)新不止步、攻堅不停歇，對注漿方法實施全面改革。2020年，山西焦煤揭榜省科技廳“汾源煤業(yè)綠色環(huán)保高效保水開采技術(shù)實施與研究”項目。由此，汾源煤業(yè)成為了山西省首個嘗試在地面對奧灰水隔水層進行改造，實現(xiàn)煤礦安全帶壓開采的試點單位，承擔起先行先試、引領(lǐng)示范的重擔。
攻克難關(guān) 展現(xiàn)奮斗姿態(tài)
“項目落戶到汾源煤業(yè)，我們覺得很高興，但也倍感壓力。毫不夸張地說，那段時間，我就連晚上做夢時都想著地面區(qū)域治理的事?！狈谠疵簶I(yè)黨委書記、董事長、總經(jīng)理李增祿坦言。
橫下一條心，鉚足一股勁。該團隊一天當做兩天用，兩步并作一步走，積極走出去對標先進，先后深入安徽淮北、河南趙固一礦二礦注漿現(xiàn)場，全方位深入調(diào)研。調(diào)研結(jié)束當天，大家就完成了各自的調(diào)研總結(jié)，最終形成了成熟的調(diào)研報告。在“走出去”的同時，他們也主動把科研院所的專家“請進來”，深入一線，現(xiàn)場指導，廣泛引進吸收、消化應用先進技術(shù)，不斷推進項目建設。
2021年3月，汾源煤業(yè)二采區(qū)地面區(qū)域治理工程正式啟動。
由于關(guān)系到項目成本、安全生產(chǎn)等方方面面的因素，地面注漿站位置的選擇尤為關(guān)鍵。該項目所涉及井下治理范圍的地表區(qū)域基本都在山坡上，關(guān)系到耕地、植被、森林保護等問題。項目組和施工方聯(lián)合作戰(zhàn)，每天帶著干糧上山，天黑后才下山，連夜召開碰頭會，根據(jù)交通運輸、自然災害、地質(zhì)條件、材料輸送等因素不斷調(diào)整優(yōu)化場地選址及建設方案。施工方點贊說，以往這么大的工作量，最少也要花半個多月，而經(jīng)過通力合作，汾源煤業(yè)最終不到一周就確定了注漿站和地面鉆場的位置及建設方案。
開局就是決戰(zhàn)。在相繼解決了鉆場雨季排水、注漿站巡查維護、選址之后的土地征用等一系列問題后，2022年5月8日，二采區(qū)控壓保水開采地面區(qū)域治理工程（一期）正式開工。運行了一個多月，狀況平穩(wěn)，但就在所有人稍稍松了一口氣時，首個鉆孔施工出現(xiàn)了漿液漏失現(xiàn)象，這可急壞了所有人。
“鉆頭無法繼續(xù)向前鉆進，進退兩難。我們連夜與施工方、設計方、監(jiān)理方共同研究，一分鐘都不敢耽誤?！狈谠疵簶I(yè)地質(zhì)防治水管理部副部長原寧波回憶，經(jīng)過大家共同協(xié)商，決定起鉆對漏失段進行注漿堵漏。
之后經(jīng)過連續(xù)20多天的注漿，截至2022年6月27日，注漿量已達7025噸，大大超過單個鉆孔預計注漿量，孔口壓力卻只上升到1.5MP，離設計要求的4MP相差甚遠。若不能解決這個問題，不僅注漿量將嚴重超計劃，工期嚴重滯后，而且前期做的所有工作將前功盡棄。
面對鉆孔漏失這只攔路虎，汾源煤業(yè)項目團隊突破思維定勢，尋求管用之策。在向省內(nèi)各處地質(zhì)、防治水專家咨詢，并在網(wǎng)上收集國內(nèi)外相關(guān)資料后，確定了間歇注漿方案。經(jīng)過一個循環(huán)的間歇注漿后，鉆孔起壓有了一定效果。但項目組堅持精益求精、追求卓越，仍在奮力攻關(guān)，尋求技術(shù)上的進一步突破，達到更加理想的效果。
交出答卷 保持奔跑姿態(tài)
集眾智、匯群力、成良策。2022年8月4日，二采區(qū)控壓保水開采區(qū)域治理技術(shù)論證會在汾源煤業(yè)召開。這次論證會云集了水文勘查專家、地質(zhì)防治水行家、技術(shù)大拿等眾多大咖。大家逐條對二采區(qū)控壓保水開采區(qū)域治理工程施工過程中出現(xiàn)的技術(shù)瓶頸問題進行了深入交流和論證，思路進一步明晰，方案躍然紙上。
圍繞“只有注漿注到位，才能確保安全生產(chǎn)”的原則，汾源煤業(yè)地面區(qū)域治理工程從源頭對井下工作面的水害問題進行超前治理，建立了一套完整的涵蓋“設計→鉆探施工→地面制漿→地面注漿→效果檢驗→現(xiàn)場技術(shù)管理→工程效果驗證”等方面的技術(shù)規(guī)范管理體系。
在注漿時漿液應保證先稀后稠，采取能注即注的方法，以質(zhì)量保障為主，禁止采取其他人為手段(添加骨料)控制注漿量；注漿量的控制應參考井下工作面在奧灰段注漿情況，計算出井下奧灰單米注漿量；在漏失量超過5m3/h就要開始注漿，在長距離(150m) 范圍內(nèi)不漏漿的情況下，必須通過洗孔、壓水試驗來疏通裂隙，根據(jù)壓水實驗結(jié)果確定是否注漿；每個分支孔都要做好施工設計，繪制較準確的鉆孔施工預想剖面圖，并在施工中不斷修改完善，確保鉆孔在目標層的鉆遇率……
項目組不放過每個步驟、每個環(huán)節(jié)、每個細節(jié)，細致研究，確保落實到位。在團隊成員共同努力下，截至目前，工程施工期間出現(xiàn)的幾次鉆孔漏失現(xiàn)象，已全部采取相對成熟安全的技術(shù)措施進行了處理，推動了工程進展，減少了注漿材料的流失。
截至2023年，汾源煤業(yè)先后完成了5-101、5-102、5-103、5-104、5-106等5個工作面的底板注漿加固改造，礦井總涌水量控制在110m3/h，比地質(zhì)報告及水文勘測報告預測涌水量減少了一半以上。保水開采交出了3份成績驕人的賬單：消除底板奧灰水害威脅，算好了安全賬；預計可解放煤炭資源3805.7萬噸，算出了效益賬；每年地下水大約少排放175萬噸，算精了環(huán)保賬。
艱苦奮斗碩果豐。汾源煤業(yè)保水開采實現(xiàn)了安全、環(huán)保、精益的完美統(tǒng)一，也打造出了煤炭資源開采與水資源保護相協(xié)調(diào)的“山西焦煤模式”。未來，他們會在綠色高效保水開采方面繼續(xù)探索，為我省深入推進能源綜合改革提供山西焦煤方案，貢獻山西焦煤智慧。
來源：山西焦煤
