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隨著(zhù)開(kāi)采深度的增加，受地質(zhì)構造、資源賦存、災害耦合等先天條件以及安全管理、生產(chǎn)經(jīng)營(yíng)等后天因素綜合影響，煤炭企業(yè)幾乎面臨著(zhù)同一個(gè)難題：煤層復雜難采的特點(diǎn)愈加明顯。

難點(diǎn)一：巷道如何支護好？

“深部與復雜巷道圍巖控制技術(shù)是復雜難采煤層開(kāi)采的關(guān)鍵技術(shù)之一，穩定、暢通的巷道是實(shí)現安全高效開(kāi)采的必要條件?！敝袊こ淘涸菏?、中國煤炭科工集團首席科學(xué)家康紅普在全國煤礦復雜難采煤層開(kāi)采現場(chǎng)會(huì )上指出。

我國煤礦賦存條件復雜，呈現出“深、軟、碎、沖”四個(gè)特點(diǎn)?！吧睢奔撮_(kāi)采深度深；“軟”即軟弱煤巖體，指的是煤層本身強度比較低，巖石遇水易軟化、膨脹，見(jiàn)風(fēng)風(fēng)化，強度進(jìn)一步降低；“碎”即破碎巖體，巖塊強度并不低，但結構面發(fā)育，巖體整體強度低；“沖”即具有明顯沖擊傾向性的煤巖體，容易引發(fā)沖擊地壓事故。

“這些特點(diǎn)容易誘發(fā)深部與復雜巷道圍巖變形，甚至呈現巷道米級大變形，時(shí)效顯著(zhù)；圍巖強度劣化、膨脹、擴容、流變，對應力與環(huán)境的變化敏感，可能會(huì )發(fā)生巷道沖擊變形、突然增大、煤巖體拋出等現象?！笨导t普表示。

河南能源集團最大埋深700米以上的礦井有18處，最大深度達1018米。部分礦井伴有軟巖、構造煤、陷落柱、復雜斷層等構造，或存在“三下”壓煤、近距離突出煤層群等方面的開(kāi)采難題。

“我們堅持以錨網(wǎng)主動(dòng)支護為主，開(kāi)展復雜地質(zhì)條件錨網(wǎng)支護技術(shù)研究，先后破解了深井高地應力弱圍巖巷道、‘三軟’煤層巷道、底分層破碎頂板巷道、大傾角煤層巷道等錨網(wǎng)支護技術(shù)難題，新掘巷道錨網(wǎng)支護率達97%以上?！焙幽夏茉醇瘓F常務(wù)副總經(jīng)理宋錄生表示。

針對偃龍煤田“三軟”煤層支護難題，河南能源集團優(yōu)化形成煤巷“全錨索+U型鋼棚”復合支護模式，煤巷長(cháng)度由150米至180米增加到1000米以上，徹底改變了原“巖巷+分段石門(mén)+短煤巷”分段低效開(kāi)采模式，年巷道返修量減少約3000米，節約巷修成本2000余萬(wàn)元。針對厚煤層底分層巷道頂板松軟破碎、穩定性差問(wèn)題，該集團采用“超前預注漿+高強錨索+雙工鋼組合梁”錨網(wǎng)索支護技術(shù)，每米單價(jià)降低3753元。

國家能源集團烏海能源公司主采的9號、10號煤層位于石炭系上統太原組中上部。兩個(gè)煤層為近距離煤層，采取聯(lián)合布置方式，下行分煤層開(kāi)采。局部?jì)蓚€(gè)煤層合并。開(kāi)采10號煤層時(shí)，面臨頂板破碎、采空區再生頂板、采掘動(dòng)壓相互影響、上部采空區瓦斯水害等困難。

為保證巷道頂板支護安全可靠，烏海能源公司把重點(diǎn)放在選擇科學(xué)有效的支護工藝及裝備上?；夭上锏乐ёo方面，9號煤層與10號煤層間距大于4米時(shí)，采用11號工字鋼梁棚（單腿雙梁）+2米螺紋鋼錨桿+4.3米錨索支護方式；9號煤層與10號煤層間距小于4米時(shí)，采用11號工字鋼梁棚（雙腿雙梁）支護方式；頂板破碎區域采用注漿錨桿、錨索進(jìn)行加強支護；大斷面切眼（回撤通道）支護方面，采用預注加固材料加固頂板，配合“一梁三柱”抬棚+錨桿（索）支護頂板。

“如今，深部與復雜巷道圍巖控制難題還未完全解決，需要進(jìn)一步深入研究不同類(lèi)型深部與復雜巷道圍巖變形機理與控制技術(shù)。建議圍繞支護—改性—卸壓協(xié)同控制機理，深入研究圍巖及時(shí)封閉材料、高強度高延伸率錨桿錨索、微納米高效注漿材料以及高壓劈裂注漿設備、大流量水力壓裂裝備等?！笨导t普表示。

難點(diǎn)二：開(kāi)采如何適應“深”？

記者從全國煤礦復雜難采煤層開(kāi)采現場(chǎng)會(huì )上了解到，我國有47處煤礦開(kāi)采深度超過(guò)1000米，最深1510米（位于山東）。特別是中東部一些老礦區，淺部資源基本開(kāi)采完畢，深部開(kāi)采帶來(lái)的突水、瓦斯涌出、支護、沖擊地壓、高地溫等問(wèn)題形勢嚴峻。

“隨著(zhù)淺部資源不斷枯竭，深部煤炭開(kāi)采是必然趨勢?！敝袊こ淘涸菏?、安徽理工大學(xué)校長(cháng)袁亮指出，在深部高應力、高滲壓、高地溫的復雜條件下，低瓦斯礦井逐漸向高突礦井演變，沖擊傾向性逐漸增加。沖擊地壓、煤與瓦斯突出互相誘發(fā)等復合動(dòng)力災害會(huì )成為主要災害。

另外，由淺部開(kāi)采走向深部開(kāi)采后，現有適用于淺部煤層群開(kāi)采災害治理的傳統理論和技術(shù)有可能不再適用，甚至被顛覆。

“我們必須思考四個(gè)本質(zhì)問(wèn)題：深井煤巖非線(xiàn)性行為更加凸顯，災害致災原理與模型是否仍然適用？高應力和高能級災害更加凸顯，災害防治技術(shù)與裝備是否仍然適用？深井煤巖體多場(chǎng)耦合更加凸顯，災害監測與預警手段是否仍然適用？深井巖層移動(dòng)傳導復雜度凸顯，低損害開(kāi)采控制技術(shù)是否仍然適用？”袁亮指出。

淮河能源控股集團潘二礦于1989年投產(chǎn)，是該集團投產(chǎn)時(shí)間最長(cháng)的礦井。該礦由潘二礦和潘四東礦整合而成，一礦兩井三區，多水平開(kāi)采，生產(chǎn)系統復雜。該礦已進(jìn)入深部開(kāi)采階段，具有高承壓水、高瓦斯、高地溫、高地壓、埋深大“四高一大”特點(diǎn)，且煤層自然發(fā)火期短。

“主采的5號、4號、3號、1號煤層均為突出煤層。恒溫帶深度30米，溫度16.8攝氏度，平均每百米增加3.57攝氏度，井下施工地點(diǎn)最高溫度40攝氏度。開(kāi)采深度逐漸遞增，目前最大埋深已達700米?！迸硕V礦長(cháng)姜自亮介紹。

為此，潘二礦構建起水害、瓦斯治理、火災防治、頂板治理等綜合治理體系。

在水害治理方面，潘二礦構建水害治理“四層網(wǎng)”，即三維地震勘探普查、地面區域超前探查、井下一組灰巖含水層疏水降壓、回采期間進(jìn)行微震監測與預警。如今，該礦地面探查治理已完成7項，治理面積達3.23平方千米，完成投資3.67億元。

在瓦斯治理方面，潘二礦建立B組煤瓦斯治理模式，即明確首采關(guān)鍵保護層，實(shí)現卸壓抽采最大化，并建立保護層防突與瓦斯治理技術(shù)體系等。同時(shí)，潘二礦建立A組煤瓦斯治理模式，即采取“一面三巷”或“一面四巷”瓦斯治理模式。其中，掘進(jìn)期間，采用底抽巷條帶穿層鉆孔預抽煤層瓦斯措施；回采期間，采用頂板走向鉆孔+底抽巷穿層鉆孔+上隅角埋管相結合的綜合抽采瓦斯措施。

“把井下治理搬到地面來(lái)，用超前治理時(shí)間換井下作業(yè)空間，用地面工程換井下安全?！苯粤帘硎?。

另外，潘二礦采用斷層帶注漿頂板改性、切頂卸壓、煤層注水等工藝治理頂板；采用大傾角剛柔聯(lián)合支護系統治理圍巖；安裝防倒、防滑、防飛矸設施等。

未來(lái)，潘二礦將在水與瓦斯共治創(chuàng )新模式、全方位立體瓦斯治理模式、石門(mén)揭煤地面鉆井掏煤減突技術(shù)、智能化打鉆、圍巖攻關(guān)治理方面探索。

袁亮建議，要解決深井高瓦斯煤層群開(kāi)采災害致災機理及防控理論這個(gè)重大科學(xué)問(wèn)題，“攻關(guān)深部煤礦瓦斯治理、動(dòng)力災害防控技術(shù)與裝備迫在眉睫”。

難點(diǎn)三：災害耦合多變怎么辦？

中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì )副會(huì )長(cháng)孫守仁在全國煤礦復雜難采煤層開(kāi)采現場(chǎng)會(huì )上指出，目前，全國共有災害嚴重的正常生產(chǎn)煤礦1128處（不含高溫熱害和自燃易自燃情形），薄煤層、傾斜急傾斜、“三下”開(kāi)采等復雜地質(zhì)構造開(kāi)采應有盡有。

冀中能源集團在河北境內有34處煤礦，水文地質(zhì)類(lèi)型極復雜礦井4處、復雜礦井13處，主要集中在邯邢礦區，大部分已進(jìn)入深部開(kāi)采。大采深高承壓水礦井面臨著(zhù)突水因素復雜、隱伏小型構造及陷落柱探測技術(shù)難度增大、上下組煤開(kāi)采接近或超過(guò)“突水系數”規定上限、井下鉆探安全難以保證、淺部礦井防治水理論技術(shù)不能滿(mǎn)足深部開(kāi)采需要等困難。

冀中能源集團原副總工程師蔣勤明表示，該集團堅持超前主動(dòng)、區域治理、全面改造、實(shí)時(shí)監控，建立了薄層灰巖治理、煤系基底厚層灰巖治理、多層立體治理的區域治理基本模式，應用長(cháng)距離定向鉆探技術(shù)、自動(dòng)化多材料注漿系統及注漿改造技術(shù)，形成系統化技術(shù)標準，最大定向分支孔鉆進(jìn)距離達1800米。

在此基礎上，冀中能源集團首次提出底板巖溶水害區域治理新理念，形成華北型煤田深部開(kāi)采區域防治水理論與成套技術(shù)。這套技術(shù)被寫(xiě)進(jìn)《煤礦防治水細則》。

山東能源集團魯西礦業(yè)公司現有煤礦15處，核定年生產(chǎn)能力2842萬(wàn)噸，權屬煤礦災害類(lèi)型復雜。

魯西礦業(yè)公司總工程師胡兆鋒介紹，該公司成立前，權屬單位曾發(fā)生過(guò)多起事故，其中沖擊地壓事故造成較大影響。因此，該公司建立“1233”沖擊地壓綜合防治模式，即樹(shù)牢“辦礦先治災”1個(gè)工作總基調；防沖工作的全流程防控、精細化管理2項機制；技術(shù)分析、風(fēng)險研判，精準監控、綜合施策，服務(wù)督導、管控到位3項技能；立足源頭防范、合理采掘布局，杜絕數據造假、保障監測有效，強化卸壓支護、提高抗沖能力3大基礎。

“我們通過(guò)日分析、周排查、月總結，建立一體化防沖大數據監管平臺、多層次常態(tài)化培訓機制等，有效遏制沖擊地壓事故苗頭?！焙卒h表示。自2021年12月魯西礦業(yè)公司成立以來(lái)，權屬煤礦未發(fā)生傷亡事故。

另外，該公司在3處千米以深礦井開(kāi)展國家煤炭深部安全開(kāi)采重大災害治理（沖擊地壓與圍巖控制）試驗工程。今年7月至8月，該公司編制完成千米礦井沖擊地壓與圍巖控制工程試驗方案，概算總投資18.8億元。該實(shí)驗工程正在籌備實(shí)施。