煤礦越挖越深,開采越來越難!多年來,隨著埋藏條件較好的煤炭被逐一開采完畢,我省很多煤礦不得不把目光放在開采難度大的深礦資源。

四成多煤炭埋千米以下

“山東能源集團的有些礦井,在明清時期就開始開采了,礦老井深、構造復雜。全國煤礦千米深井共有47處,其中我省有21處,為全國首位。”山東能源集團董事長、總經理卜昌森介紹說。

深井開采,這是一個世界性難題。孫村煤礦,采深已達1501米,是亞洲最深的礦井,也是國內受高溫熱害影響最嚴重的礦井之一,在許多采掘工作地點,巖石溫度達到45攝氏度以上。

井下高溫有多大危害?山東能源新礦集團國家級技術中心主任李明國告訴記者:“長期在高溫高濕環境中勞動的職工,比在正常環境中作業的職工發病率平均高1.83倍,最高達3.61倍；礦井內溫度每增加1攝氏度,井下機電設備故障率增加1倍以上。”

據了解,目前我省千米深井煤炭資源儲量已經占到總儲量的四成多,隨著淺層資源的日趨減少,千米深井將成為山東煤炭行業未來主力軍,急需破解難題,提高安全保障水平。

深井開采走在前列

開采難度大,但我省下一步煤炭開采的潛力就在這些深井中。我省專門邀請中科院院士宋振騏及各專業的專家教授論證深井安全開采可行性,并建立了超千米煤礦施工、開采論證把關備案審查機制,從源頭上杜絕了安全無保障的采掘工程。同時,加強技術管理制度、專業技術隊伍、技術責任體系建設,重點破解沖擊地壓、高地溫、瓦斯、水害重點難題。

井深溫度高,但并非不能克服。山東能源在世界上首家自主研發并成功投用了冰冷低溫輻射降溫技術,使采掘地點溫度下降5至10攝氏度,能夠控制在26攝氏度以下。目前,已建成國內最大的礦井降溫技術研發基地,承擔了國內31個礦井的降溫工程。

2011年9月1日,由山東能源新礦集團參與起草制訂的“礦井降溫技術規范”,作為行業標準由國家安全生產監督管理總局發布實施。

為防范沖擊地壓,山東能源采用世界最先進的沖擊地壓防治技術和設備,結合煤層注水、堅硬頂板斷頂卸壓、大孔徑鉆孔卸壓、放炮卸壓等綜合防沖措施,達到了“有震無災”的防治效果。一批新型工藝和支護材料,包括“鳥巢”錨索、阻尼螺母和快速錨固劑等相繼研發成功,解除了深井軟巖支護困擾。

深井開采,設備是關鍵。“山東能源集團探索形成了一套符合實際的深井開采理念,那就是‘裝備換人',寧花百萬上裝備,不花一萬用一人。”卜昌森說。

過硬的深井開采技術,保證了礦井安全生產,也延長了老礦區服務年限。山東省內老礦區60%以上的煤礦達到了國家級安全質量標準化礦井和安全高效礦井標準,山東能源的鄂莊煤礦安全周期超過20周年。作為深井集中省份,山東煤炭生產保持著百萬噸死亡率0.098的極低水平(全國為0.35%),煤礦深井開采技術全國領先。

科技助推綠色轉型

為實現“出煤不見煤”的綠色開采,山東能源集團研發首創了多種可以高效充填的機械設備,通過推行置換開采、充填開采等工藝,將數十年煤礦開采過程中堆積成山的煤矸石充填到煤層中,置換出煤炭,解決了深井開采帶來的地面沉降和矸石占地、污染問題,成為全國煤炭行業綠色開采的先鋒。曾經是煤礦標志物之一的矸石山,正悄悄地淡出人們的視線。

目前,山東能源集團絕大多數省內老礦井都實施了充填開采,去年一年以矸換煤超過了400萬噸。
 

深井開采,綠色轉型,離不開科技的支撐。近幾年來,山東能源集團相繼建成了國家綠色開采研發中心、省沖擊地壓工程研究中心、深部巖體工程與災害控制實驗室、礦壓與水害監測國家工程技術研究中心以及國家級技術中心、院士工作站等10個創新平臺。

我省煤礦深井安全開采技術不斷獲得突破,有43項成果獲得省部級以上獎勵、34項成果為省政府科技進步獎。其中“千米埋深礦井建設技術與應用”、“煤礦沖擊地壓預測與防治成套技術”等9項成果獲國家科技進步二等獎。