| 项 敏：充填开采工艺的回顾、展望及边际用途 | |||
| 煤炭资讯网 | 2021/3/29 10:32:23 论文、言论 | ||
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新技术的应用，往往受制于某一个暂时无法解决的点，一旦这个点得到了技术方法的突破，可能会一下子豁然开朗，仿佛打开了应用的决口，对用途的开发就会层出不穷。毛主席在《实践论》中，在阐述认识的过程时，就说明了“概念”的概念，一旦通过社会反复实践，认识突变形成了“概念”，就可以“用判断和推理的方法，就可产生出合乎论理的结论来”。我们今天也可以将一些新技术的应用成熟到获得大家的认可，这一过程产生的突破，称之为“新概念”，前提是技术已经通过实践证明其可行性、安全性、经济性以及可操作性。任何新技术的发展，首先是其深厚的社会背景，煤矿新技术的应用和发展也不例外。在煤矿近20年的发展过程中，从2002年煤炭行业复苏到2012年的发展拐点，这十年，可以认为是产能庞大基数发展的十年，而从2012年到2021年，这十年可以认为是装备技术积累的过程，而最近的这十年又可以区分为2012年到2016年、2016年至今这两个截然不同的阶段，2012年之后明显是一个优胜劣汰的产能淘汰的过程，而2016年之后又明显是一个产能优化升级的过程。习总书记讲的百年未有之大变局，其中最激烈的变化莫过于我们现在所处的阶段，也就是十三五、十四五规划期间。对比十三五、十四五规划，我们大概业明显看出方向上的不同，十三五侧重于强基固本，十四五侧重领先拓展。
煤矿行业遵从大格局变化的规律，不可能违背大势所趋，所以我们是被时代裹挟着发展，从以往的发展上来看，煤矿行业的发展，个人理解多少是有点被动成分的，比如锚杆支护技术直到2003年还是处在自上而下的强力推行阶段，很多区队仍固守多年不变的架棚工艺上。在近二十年中，煤矿技术的发展应用，决定因素是国家政策的引领，基本上是通过安全管理、标准化体系两个方面，在国家以人民为中心的指导思想下，安全管理的高压态势、标准化体系细致入微，不断克服了人们以产量为中心、效益第一的思想，逐渐形成了我们今天的煤矿安全管理和技术应用的格局。而社会的第三个推动力量，生态环境保护方面，这几年也明显感觉到推力越来越强，这也必然会引起一些管理的变化，新技术也自然而然会得到更广泛的应用。 诚如上述两个点所阐述的，相对本世纪初，煤矿管理已经从初放的效益管理上升到安全管理、标准化管理、绿色矿山管理、智能化管理的各个等级，技术应用也从被动转向主动寻求新技术。近两三年时间，有一项技术悄然突破，从2013年国家发改委下发《煤矿充填开采工作指导意见》开始酝酿推广实施到2019年10月30日山西省能源局率先下达《山西省煤矿充填开采产能增量置换办法》，这之后山西省、山东省进行了大规模的充填开采实践，也累计了相对成熟完善的充填开采工艺体系，逐渐形成了综采充填、掘进充填两个大方向。国家在推行充填开采方面，从政策上解读态度是坚决的，在生态保护综合治理方面，早就已经很明确的制定了措施，限制项如：层层加码对新建排矸场手续审批的复杂程度，以往传统煤矿的矸石山也不再审批，对固体废弃物如矸石征收环保费用；鼓励项如：充填开采置换的资源税减半、充填开采的煤量可折算产能置换指标（如山西省、山东省先后下文明确了按30%折算）。这些一正一反的双向激励政策，都在明确指向充填开采实施的必然性，也在不断降低充填开采的成本。煤矿将充填开采作为开采的必备工艺，明确是大势所趋的，现在面临的问题只是实施过程中的细节，更主要的是时间节点、工艺结合的选择。 新技术一旦得到了突破，为我们提供了新的思路，有些问题就迎刃而解，姑且不论充填开采造成的格局变化，有些难题确实是可以通过充填开采工艺解决的。现在的充填技术应用能达到的条件是，可以做到管道长距离的无压运输、接顶严密、充填体强度大于煤体。我最近琢磨的三件事，是充填开采的工艺具体应用： 一是充填采空区可以无密闭墙。《煤矿安全规程》明文规定，工作面回采结束、采区回采结束45天之内必须实现封闭。这两个规定虽然都是要求45天封闭，但出处和考虑问题的方式内容不一样：采区结束封闭是在“通风”章节，要求的是“必须在所有与已采区相连通的巷道中设置密闭墙，全部封闭采区”，侧重限制通风，简化通风系统；工作面回采结束封闭则是“井下火灾防治”章节，要求“每周1次抽取采空区气样进行分析，并建立台账。开采自燃煤层和容易自燃煤层，应当及时构筑各类密闭并保证质量”，侧重防火及预警。假如我们使用膏体完全充填采区的巷道、与已采区联通的巷道，从实施效果来说，充填体强度大于煤体，厚度又大于预留煤柱厚度，并能够保证接顶足够的致密度，充填封堵二三十米的巷道，封堵效果怎么会不如1.5m的密闭墙？那种在这种情况下，无疑有些管理理论上的变化，是必须要经过论证的，比如充填封闭后，需不需要打密闭墙？需不需要每周抽取气样进行分析，还要不要定期管理？ 二是大体量的矿井主水仓。蒙陕区域煤田要么水大、要么缺水，而在矿井主水仓建设方面，都需要专门建设岩巷工程。假如我们使用巷道式充填开采工艺，把煤炭完全置换后，剩下的充填体结构，遗留大量的空间，这个空间又能够维持住不怎么变化，也可以长期泡水，那是不是可以作为水仓？在本区域还有一个特殊条件，存在煤层复合区，两层煤之间存在落差，假如我们恰当的利用这个条件，在保护煤柱下，实行严格的三下充填作业，充填开采技术后剩下的大量空巷，善加利用便可以作为矿井的巨量水仓，与传统的岩巷水仓相比，充填开采回收煤炭有利可图，而岩巷水仓完全是投入，稍加改造，即具备永久水仓的条件，而且可以持续进行不断扩容。 三是采煤工作面过空巷。本区域巷道常常直来直去，有时面临综采工作面过平行切眼的巷道，一次性揭露300米的空巷，矿压难以控制，面临的安全风险尤其大，有些矿井采取了柔膜墩柱、垛式支架、单元支架等加强措施，成本及安全风险都比较高。而如果结合充填体的强度调节，因为配方是可控的，理论上是可以调节控制充填体的强度，假如我们将充填体的强度控制到接近于煤，把我们预定要过的空巷完全或者大部分充填，我们在过空巷的过程中，充填后实际是三相肯定是小于悬顶的两相或单相应力，跟过实体煤区域原理上应该没有太大的区别，我们要解决的是由此产生的煤质问题，相对而言安全风险降低了很多。 上述三个问题，是建立在“新概念”充填开采真正实践的基础上，稳定而可持续的新技术的推广应用，也是煤矿管理一直主动追求的。 综上所述，新工艺的变革，历史如前进的钢铁洪流不可阻挡，重要的是我们当下如何切合实际，围绕矿井安全生产的总体目标，稳妥的实施，而首先是要求我们对新技术、“新概念”有正确的理解，这就需要我们提高习近平总书记要求的七种能力之一调研研究的能力。 谨以此文，共勉及自警。
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