■ 本报通讯员 马 卷 谢 睿 肖 桃
2023年12月5日,当采煤机在110207工作面开转,因软岩地质困扰19年之久的宁夏煤业清水营煤矿步入了正常生产。相较于过去,这是可喜的变化,但真正的成效还有待时日验证。
时隔两年之久,再次来到这里,通过智慧化指挥中心大屏,井下各个工作面实时生产场景一览无余,这座因软岩而闻名的矿井今年以来生产提速,实现由“单井单面”向“单井双面”的高效生产模式转变。
这是一场真正意义上的脱胎换骨。
管用:从点的突破
向全巷道、全周期延伸
清水营煤矿始建于2004年,是典型的极复杂“三软”煤层矿井,软岩巷道围岩非线性变形严重,经常需要多次返修维护,一条巷道往往需要经历四五次返修才能勉强稳定,既耗费人力、物力、财力,又严重影响工程质量与采掘接续,存在极大安全隐患。软岩问题一直是制约煤矿安全生产与高质量发展的行业性、全国性技术难题。
“软岩的特征就跟咱们平时说的橡皮泥一样,手这么一捏,从指缝里面就给挤出来了。”清水营煤矿总工程师闫学忠形象地做了个比喻。
一边是超7亿吨的可采储量,一边是时不我待的发展需要。面对“卡脖子”技术难题,清水营煤矿没有可以借鉴的成功经验,破解软岩支护瓶颈是煤矿唯一出路。
自2022年4月起,在宁夏煤业主持下,该矿全面启动软岩治理系统性攻关,坚持“全断面治理、可塑性支护、加强支护、复合性支护、不对称支护”五大原则,确定了“强帮固顶、封闭治底”的全封闭承压环软岩治理系统方案,创新提出全断面高强预应力锚索基本支护、锚索桁架加强支护、喷浆封闭、注浆全锚、反底拱治理底鼓的全新支护方式。
“核心思路是给围岩‘改性’。”清水营煤矿副矿长黎劲东介绍。
针对软岩遇水软化的特性,宁夏煤业研发了注浆与帷幕注浆工艺,像输液一样,将浆液注入岩体的细微裂隙,改良岩石物理力学性质,从而将“软岩”改性为具备承载能力的“硬岩”,再施加外部约束力,共同支撑起巷道。
距离2023年12月5日,110207首采工作面首次试验成功已有两年有余,面对软岩治理技术的总结提升、优化迭代,黎劲东、闫学忠和全矿技术人员并没有停止。
“点的突破只是开始,全巷道、全周期见效才叫管用。”紧盯现场,持续攻坚,成果斐然。截至目前,清水营煤矿累计治理软岩巷道超3万米,治理后的巷道变形量较以往降低80%以上,真正实现“一次成巷、永不返修”。该矿综掘一队队长文汇山坦言,近两年间,全矿没有一米巷道进行过被动返修,这在“一掘四修”的以往是不可想象的。
好用:以成本革命破题
让成果惠及行业
随着井下围岩的稳定,清水营煤矿井下生产布局发生了根本性变化。胶轮车、指挥车可从地面直达工作面,物料运输告别“人拉肩扛”,采煤面安装用上了支架搬运车;掘进单进水平从最初的每月20米至40米跃升到200米至260米。
既要做到“有没有”,更要做到“优不优”。清水营煤矿上下深知,从试验成功到更广范围内的应用,成本是关键中的关键。去年,结合宁夏煤业启动的“成本革命”专项行动,该矿确立了软岩治理技术升级带动成本节约,进一步优化物资全生命周期管理体系的工作思路。
“从试验阶段的‘一刀切’到应用阶段的‘精准算’,本着‘有所为、有所不为’原则,思路转变带来支护成本投入不断下降。”黎劲东介绍,技术方案优化方面,在满足实际使用前提下,对反底拱治理底鼓的厚底、加固密度进行了优化调整;生产组织方面,通过自研桥式皮带机身投用,实现了反底拱治理与掘进平行作业。
与高峰期的投入相比,巷道综合治理成本下降了40%以上。据闫学忠介绍,在推动软岩治理技术升级迭代过程中,清水营煤矿还成功实施了“三软”富水煤层条件下的沿空留巷超过2000米,成为全国首例在该类地质条件下成功应用该技术的矿井。
作为“行业范本”,清水营煤矿的软岩治理突破,其意义远不止于一个矿井的扭亏脱困。随着宁夏煤业主力矿井逐步进入深部开采,地应力增大、软岩问题日益凸显,清水营煤矿在浅部积累的治理经验正成为兄弟矿井宝贵的“技术富矿”。
据了解,清水营煤矿软岩治理技术推广应用获宁夏煤业2023年度奖励基金项目特等奖,入选2024年中国煤炭工业协会煤炭行业标杆案例;宁东矿区软岩巷道围岩综合控制关键技术研究及应用经鉴定达到国际领先水平,获2025年度中国煤炭工业协会科学技术奖一等奖。
从“管用”到“好用”,近年来,该矿已吸引甘肃、陕西、内蒙古等地的20余家同行单位前来交流学习,为整个宁东矿区乃至国内类似条件矿井深部开采提供了一套可复制、可推广的“清水营方案”。
目前,清水营煤矿正向达产目标稳步迈进。这座曾因软岩而跌宕起伏的矿井,如今已涅槃重生,成为破解行业难题的“教科书”。