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举科技之剑 闯行业品牌

义煤集团新安煤矿填补世界空白的ESW系统研发试验纪实

煤炭资讯网 2012-12-27 21:03:48    通讯特写

  《道德经》载:“天下莫柔弱如水,而攻坚强者莫之能胜,其无以易之。”煤矿的开采,与水相伴始终。千米井下,有涓涓细流,更有压力巨大的水流突涌;“柔弱”之水藏匿于裂隙、岩层和溶洞之中,在一定条件下,会变得面目狰狞,破坏力无比。

  ESW系统全称为Emergency water shut wall,是提前在井下承压开采的采区和采掘工作面内分别建立ESW系统控水闸墙基础,并在采区内建设ESW系统材料仓库、储备ESW系统材料,保证在采、掘工作面发生大量突水时能快速封闭突水巷道、控制放水量,为后续水害治理工作赢得时间,最大限度减轻突水造成的灾害。

  12月初,河南义煤集团新安煤矿ESW系统地面试验现场传来振奋人心的消息:该矿自主研发的ESW挡水墙系统,经试验,压力达可7Mpa,且ESW系统墙体无任何变形破坏,8小时内成功应急。这标志着该矿不仅在防治水技术领域有了新的突破,而且也填补了国内外煤矿在防治水领域的一项空白。
  汲取教训 拓宽思路

  “头顶库区水(小浪底)、腰系老塘水、脚踩奥灰水。”是该矿井田水文地质条件复杂的真实写照。自1988年投产以来,该矿深受水害困扰,特别是1995年11月份的“突水”淹井事件,让全矿人心有余悸。再加上2005年小浪底库区蓄水后,一直在高水位运行,更加让毗邻的新安矿防治水工作“雪上加霜”,人人谈“水”色变。

  2012年元月16日,该矿13151工作面下巷切眼向上9米处,老塘侧顶板淋水量增大,水色发浑,水温17度,水压较大,出水口有继续冲大现象,截止当天16时30分,出水量增大至371m³/h。这一变故使该矿干部职工一直提着的心再次“提”到了嗓子眼儿。

  汇报上级领导、启动应急预案、深入现场勘察、调集排水设备、水样专业化验……一场与时间赛跑、与水情对垒、与困难抗击的“鏖战”开始了!

  经研究,该矿迅速制定下巷排水、工作面堵水、采区堵水三套应急方案,并在地面对出水点进行打钻注浆。全矿干部职工充分发扬一盘棋精神,并肩作战、齐心协力、克难攻坚,经过数月的努力,最终凭借“堵防结合”的科学方法方法再次把事件降低到最低限度。

  “防治水工作,‘防’是第一位,可要让矿井长治久安,‘治’才是根本!我们一定要用最先进的技术手段‘降服’和掌控水的危害。”在防治水专题总结会上,矿长贺治强的想法,让所有的人眼前一亮,心里有了希望,可要治理井下没有规律的水患又谈何容易?
  完善制度 潜心研究

  基础不牢,地动山摇。研究新方法的前提是筑牢根基,该矿首先从制度规范和完善管理上下功夫,先后实施了《新安煤矿防治水工作管理办法》、《新安煤矿井下钻探、注浆工程质量管理办法》、《新安煤矿井下探放水管理办法》、《新安煤矿矿井防治水管理考核细则》、《新安煤矿水害预测评价管理办法》,夯实防治水基础工作。成立以矿长为组长的研发小组,配备了专业的防治水队伍。一方面制定了“一分析两检查”制度,即:每周五由总工程师主持召开生产矿长、安全矿长、地测副总、生产科技术人员、探防队技术人员等参加的水害预测评价分析会议;每周一和周五,定期开展防治水系统自查和防治水专项检查,对查出的隐患,采取切实可行的措施,并限期落实整改,确保工作面安全生产。同时,该矿还实行矿井水24小时汇报制度,派专人到库区实施水位监测并汇报。另一方面,经过反复研究、讨论,最终确定先将水患进行可控范围堵截,然后进行治理。

  “可是国内外都没有可参考的案例,该从哪里入手呢?”这是研发小组面临的第一个问题。随后,研发小组成员查阅了大量矿井防治水书籍,先后多次外出考察学习兄弟矿井在防治水方面的做法。对近年来绘出的不同季节矿井水涌出量曲线图进行分析、比较、衡量。通过不断的摸索与研究,结合两次水患威胁的治理情况,最终研究出来了一套切实可行的防治水减灾系统,即:ESW系统。

  混凝土异形砌块是该系统的重要组成部分。为了设计出在构建ESW系统中使用方便、快捷的砌块,研发人员们绞尽了脑汁。画图纸、加工、做试验……不是强度不够就是在使用中操作不简便,就这样一遍遍的进行设计、试验。研发人员们经常聚集在一起商量如何才能生产出一种具备高强度耐压,并且符合系统中使用的特殊砌块?他们每天带着不同的砌块图纸到生产车间与工人进行论证和生产试验,有时饭都忘记吃。功夫不负有心人,最终,一种结构特殊的混凝土预制砌块生产了出来,并且经过专业机构检测,该混凝土砌块立方体抗压强度标准值不低于20Mpa。该砌块在使用过程中,通过连板与钢筋利用砌块本身的凹槽圆孔进行相互穿插连接。

  思路有了,成果有了,可效果如何验证呢?为了证实系统的实用性,就要进行试验。经过严格筛选,井下14采区皮带下山,被定为开展试验的最佳地段。

  为使该系统尽快取得较好的效果,根据工作需要,专门委托在该矿挂职锻炼的豫东分局领导鲁学宁同志,挑起了这项重担,成为了ESW系统试验的指挥长。他带领试验小组,多次召开专题会议研究ESW系统试验所需要的各种材料与试验中的每个环节,有时因为某处细节在图纸上说不清,就直接把会议搬到井下现场。除了要正常的值班、下井外,他还给自己规定,只要不离矿,尽可能的要下井,深入现场,及时了解施工现场的工程进度。

  担任试验施工的重任,则交给了被集团公司命名为“红旗党支部”的开拓三队。队长裴宏伟工作经验丰富,多次带领职工出色完成各项任务。试验不是一次就能成功的,在一次试压过程中,墙体内出现裂隙,水压一直上不去,为了堵塞裂隙,必须判断出裂隙位置并进行打钻封堵,可是由于应急挡水墙内预埋了注浆管、放水管、水压监测等管路,打眼的水平就要求特别高,可是打钻的工人无论怎么打都打不好,不是打进去的位置不正确,就是打眼的角度偏离。裴宏伟看的是“着急冒火”,一着急则拿起风钻亲自上阵了,经他这么一下,还真的把裂隙给找到并堵上了,再看他本人,除了一双大眼睛外满脸都是粉尘。支部书记李红军几乎天天到井下试验现场,干起活来总是废寝忘食,经常与职工一起安装试验所需的设备。

  另一方面,为了熟悉异形砌块在ESW系统试验中使用程序,该队50多岁的工会主席武占京则带领该队的两名生产骨干来到砌块加工场地亲自试验。8月的天气烈日炎炎,酷暑难耐,挥汗如雨。面对陌生的砌块和连接工序,武占京与工友们在砌块加工厂的空地进行砌块连接,连好后就拆,拆了再连,这样不停的反复,一天光手套就磨破了三双,双手还血迹斑斑,累的腰都直不起来。经过一天的时间他们已熟练掌握了操作工序,回到系统试验现场,他们又手把手的教会给每一位施工人员。
  成效显著 拓宽视野

  7月28日,每一个参与试验的成员,都记得这一天是个好日子。

  中午13时许,经过多方的努力配合ESW系统试验取得了初步成功,通过8个小时成功构建的ESW系统,承压达到1.5Mpa,满足该矿应急挡水要求,且预留的排水管可随时根据情况对封闭的水患进行释放,试验达到预期目的。

  手握 “降服”井下水患的“利剑”,广大干部职工悬着多年的心还没来得及稍稍放下。矿长贺治强敏锐的眼光又把这项自主研发的项目上盯上了更广阔的市场,下定决心要把ESW系统形成产业化。“既然这套系统能在我矿应用,那么也可以在其它矿井进行推广。但所承受的水压不一样,我们要在井上继续做ESW试验,测出最大承压能力。”

  就这样,试验小组矿区地面继续选择适合进行该试验的场地,做最大承压的试验,又开始了。

  经反复论证和选址,最终将地面试验现场选择在了该矿较为偏僻的一处山凹。承担这项试验的依然是开拓三队,他们抽调专人,不分昼夜与寒暑,为承压试验而奋战。掘巷道、打架棚、砌土碹……终于在地面呈现出了一个完全类似井下巷道的现场。

  徐峰是该矿生产科副科长,作为该试验的技术指导及工程质量监督,他除了完成日常的下井任务外,几乎放弃了所有的休息时间,紧盯试验现场,严把技术与质量关,天不亮就出门,半更天才回家,每天在工地,搞得灰头土脸,走在路上都没人能认不出他来。

  时间一天天的过去,转眼已经到了初冬,可是地面承压试验已经做了两次,均以失败告终。到底问题出在哪?为什么密闭墙内注水后没有压力呢?墙体内的注入的高压水到了那里?

  经历两次挫折后,试验停了下来。指挥长鲁学宁带领技术组成员从最后一个环节开始,用倒叙的方式,仔细查看施工过程中的每个环节,可是仍一无所获。要想弄清楚并彻底解决这一问题,就必须把之前的工作推倒重来,可是面临煤炭市场的疲软,经营形势的不断下滑,这将给矿上带来一笔说小也不小的损失。

  “山重水复疑无路,柳暗花明又一村。”正在试验组成员左右为难的时候,矿长贺治强再次来到试验场,详细了解情况后,提出了自己的建议:“我们试验的目的是为了检验墙体抗压的性能而不是为了防漏水,可不可以在注入的水中添加适量的物质,使裂隙自行封闭?”就是这么一句话,让大家眼前一亮,原本冷却的心又起了波澜。

  说干就干。这一次,每进行一道工序,参加试验的成员都十分认真谨慎,大家鼓足了劲,要将自己半年的辛劳换来试验的成功。为了给这次试验多增加一分保险,在砌碹之前先铺设土工膜,这就需要用到做木工活的工具和技术。参加ESW系统试验的开拓三队职工王建伟,曾经是村里一名小有名气的木匠。这时,王木匠自告奋勇,从自己家里拉来了气泵和射枪,亲自对围岩所用的21平方土工膜进行张贴。“王木匠”性格直率,干起活来一丝不苟,为了使试验早日成功,他连续三班在试验场,饿了就吃班中餐,累了在一旁的临时帐篷下歇一会。他媳妇一天一夜没有见丈夫回家,知道他有工作忙的回不来了,想着打个电话关心一下,同时告诉他第二天就是娘家兄弟的婚礼了。电话是打通了,还没有听完媳妇的话,王建伟则不耐烦的把妻子训斥了一番,结果那天还是没有去成。

  很多人都说,参加ESW试验的这些人怎么像得了“魔怔”,不知道过日子了,整天在山凹里做试验,也不知道能不能变出个金元宝?正是因为有着一群甘于奉献、默默无闻的干部职工队伍,才使ESW系统试验一步步的走向成功。

  坚定信心 期待未来

  11月29日一大早,地面试验再一次的准备就绪,只等开始命令。

  早上8点,试验小组所有成员明确分工,并对各个环节重新进行了一遍细致的检查。随着试验总指挥的一声令下,ESW系统地面承压第三次试验开始了。

  时间一分一秒的过去了,在场的所有人都各行其职,忙碌有序。工人师傅们将一袋袋的水泥倒入装有水的铁桶内进行搅拌。伴随着轰鸣的马达声,泥浆源源不断的注入挡水墙内。矿长贺治强带领相关部门负责人与试验组成员一起见证了整个试验,叮嘱观测人员要仔细记录每个时段压力表的值,为系统以后的实施提供可靠的参考依据。

  为避免水泥浆在墙体内堵塞水压监测管路,影响压力表的准确性,鲁学宁要求现场人员每隔半个小时打开几秒监测管路阀门,进行泄压、排放监测管处泥浆。负责此项工作的是开拓三队职工鲁光哲,在第一次打开阀门放浆时,由于对压力估计不足,一没留神,结果水泥浆迸溅了他一身。时至寒冬天,不一会身上的衣服就结成了硬块,队友们都劝他赶紧回去换件衣服,小心感冒。可他为了不错过见证试验成功的宝贵时刻,依然像一个水泥雕塑似的,坚守在岗位上,定时进行进行放浆。

  5个小时过去了,记录压力表变化的人员大声的喊出了“水压力达到7Mpa了”。

  “让我看看。”

  “让我也看看。”……

  试验现场的每个人都争相去看压力表指针。大家欢欣雀跃,相互拥抱。这一个个深情的拥抱饱含着对成功的祝贺,更多的是对未来的期待。试验成功,只是一个开端,未来的路还很长、很长。



本网通讯员:特约通讯员侯丹      编 辑:西江月
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