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不對(duì)稱開發(fā)給同煤帶來什么

劉雨亭 紀(jì)潤(rùn)清

●經(jīng)過多年攻關(guān)和自主創(chuàng)新，同煤集團(tuán)形成了大同礦區(qū)煤層群組不對(duì)稱開發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù)，突破了傳統(tǒng)煤層群組下組煤層開發(fā)理論與技術(shù)，解決了多煤層開采水、火、瓦斯災(zāi)害覆蓋面廣的技術(shù)難題

●同煤集團(tuán)提出構(gòu)建煤礦+園區(qū)一體化綠色開發(fā)新模式，建設(shè)塔山、同忻2座千萬噸級(jí)“雙高”礦井，以代替開采侏羅系煤層需建設(shè)10座傳統(tǒng)礦井的構(gòu)想，以煤炭工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)代替產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一的分散礦井群，實(shí)現(xiàn)煤炭資源梯級(jí)利用

●實(shí)施不對(duì)稱開發(fā)新技術(shù)的塔山、同忻2座千萬噸級(jí)礦井相繼投產(chǎn)后，與對(duì)稱開發(fā)相比，工程造價(jià)降低68%，原煤綜合電耗降低62.7%，煤柱及工業(yè)廣場(chǎng)壓煤損失減少8.42億噸

面對(duì)開采向侏羅系煤層下組石炭系煤層轉(zhuǎn)移、安全高效開采深部煤炭資源挑戰(zhàn)多的難題，山西同煤集團(tuán)成立科研團(tuán)隊(duì)，與遼寧工程技術(shù)大學(xué)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合開展攻關(guān)。

經(jīng)過多年攻關(guān)和自主創(chuàng)新，同煤集團(tuán)形成了大同礦區(qū)煤層群組不對(duì)稱開發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù)，保障了煤炭資源的有序接續(xù)和安全高效綠色開采。日前，這項(xiàng)技術(shù)榮獲2018年度中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

以往，同煤集團(tuán)主要開采淺層侏羅系煤層。由于長(zhǎng)期開采，侏羅系煤炭資源接近枯竭，侏羅系煤層下組深部石炭二疊系煤層勢(shì)必成為主力接續(xù)資源。

按照慣例，煤層群開采接續(xù)是將上部煤層的開拓工程結(jié)構(gòu)直接利用井筒延伸至下部煤層，但上組煤層群開采礦井多、生產(chǎn)分散、結(jié)構(gòu)單一、災(zāi)害突出的問題導(dǎo)致無法沿用原有的井工開采技術(shù)，而當(dāng)時(shí)國(guó)內(nèi)外還沒有此類可供參照的開采經(jīng)驗(yàn)。為此，同煤集團(tuán)成立科研團(tuán)隊(duì)，與遼寧工程技術(shù)大學(xué)強(qiáng)強(qiáng)聯(lián)合，共同攻關(guān)煤層向深部開采轉(zhuǎn)移難題。

沒有可借鑒的開發(fā)模式，同煤集團(tuán)科研團(tuán)隊(duì)從了解現(xiàn)有的下部開采布局入手，除了仔細(xì)研究采掘工程平面圖紙以外，其他時(shí)間基本都在各礦的井下，深入了解各礦不同的規(guī)模布局和開采工藝。

掌握準(zhǔn)確數(shù)據(jù)后，同煤集團(tuán)科研團(tuán)隊(duì)有了明確思路：侏羅系煤層厚度平均在2米至6米之間，多采用綜采、低位放頂煤工藝，而向下延伸的石炭系煤層是18米至23米的超厚煤層，如果復(fù)制上部開采模式，留設(shè)煤柱等會(huì)極大制約礦井安全高效發(fā)展。

項(xiàng)目主要完成人于斌等人針對(duì)煤層情況，創(chuàng)新提出了大同礦區(qū)煤層群組不對(duì)稱開發(fā)的攻關(guān)目標(biāo)和具體實(shí)施路線，為煤層群組不對(duì)稱開發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù)的實(shí)施奠定了基礎(chǔ)。

煤層群組不對(duì)稱開發(fā)理論的核心為基于系統(tǒng)思維及時(shí)空協(xié)同優(yōu)化工程理念，以科學(xué)理論、工程技術(shù)、裝備制造的創(chuàng)新發(fā)展為支撐，兼顧資源、環(huán)境、安全等約束條件，通過改變工程結(jié)構(gòu)與開發(fā)模式，實(shí)現(xiàn)下組煤層的安全高效開發(fā)以及資源的循環(huán)利用。此項(xiàng)理論顛覆了傳統(tǒng)延伸復(fù)制上部工程結(jié)構(gòu)的做法，將石炭系超厚煤層進(jìn)行整體規(guī)劃和集中開發(fā)。

要想成功研發(fā)這一國(guó)內(nèi)煤炭行業(yè)首創(chuàng)技術(shù)，就必須研發(fā)18米至23米超厚煤層單井口年產(chǎn)千萬噸礦井綜放開采成套技術(shù)，突破煤層群組下組煤層開發(fā)理論與技術(shù)，解決多煤層開采水、火、瓦斯災(zāi)害覆蓋面廣的技術(shù)難題。

挑戰(zhàn)越大，機(jī)會(huì)越大。2003年，同煤集團(tuán)提出構(gòu)建煤礦+園區(qū)一體化綠色開發(fā)新模式，建設(shè)塔山、同忻2座千萬噸級(jí)“雙高”礦井，以代替開采侏羅系煤層需建設(shè)10座傳統(tǒng)礦井的構(gòu)想，以煤炭工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)代替產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一的分散礦井群，實(shí)現(xiàn)煤炭資源梯級(jí)利用。

這期間，同煤集團(tuán)首創(chuàng)了超厚煤層高效集約化開采成套技術(shù)，同時(shí)開發(fā)了多層采空區(qū)水、火、瓦斯災(zāi)害一體化防治關(guān)鍵技術(shù)。通過自主創(chuàng)新，同煤集團(tuán)形成了大同礦區(qū)煤層群組不對(duì)稱開發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù)的成熟操作體系。

開采工藝創(chuàng)新，促進(jìn)提質(zhì)增效

“挖煤不見煤，下井坐汽車”是如今同煤集團(tuán)煤礦工人的日常生活場(chǎng)景。項(xiàng)目完成人之一、同煤技術(shù)中心的楊智文回憶：“當(dāng)初拍板決定實(shí)施新的開采工藝和技術(shù)時(shí)，科研團(tuán)隊(duì)也是緊繃著弦的。畢竟是首次提出對(duì)深部超厚煤層重新規(guī)劃布局，所有理論都需要實(shí)踐進(jìn)行檢驗(yàn)?！?/SPAN>

不對(duì)稱開發(fā)理論顛覆了傳統(tǒng)的延伸復(fù)制上部工程的做法，將石炭系超厚煤層進(jìn)行整體規(guī)劃和集中開發(fā)，建成了世界最大的單井口井工礦井，同時(shí)形成我國(guó)第一個(gè)具有完整產(chǎn)業(yè)鏈的煤炭工業(yè)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，為加快同煤集團(tuán)可持續(xù)發(fā)展提供了保證。

“基于最小能耗開采理念，同煤集團(tuán)向集約、高效轉(zhuǎn)變，突破18米至23米超厚煤層綜放開采技術(shù)瓶頸，開創(chuàng)了井下無車場(chǎng)、無煤倉(cāng)礦井開拓新模式；首次使用TBM施工技術(shù)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)距離大斷面井筒快速掘進(jìn)；研發(fā)超厚煤層綜放特大斷面切眼支護(hù)技術(shù)，解決了10.0米×3.9米特大斷面切眼支護(hù)難題；成功開發(fā)超厚煤層高效綜放開采關(guān)鍵技術(shù)，實(shí)現(xiàn)井巷開拓、礦井系統(tǒng)和生產(chǎn)系統(tǒng)的快速、集約，使回采率標(biāo)準(zhǔn)高出國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)13%以上?！睏钪俏恼f。

實(shí)施不對(duì)稱開發(fā)新技術(shù)的塔山、同忻2座千萬噸級(jí)礦井相繼投產(chǎn)后，與對(duì)稱開發(fā)相比，工程造價(jià)降低68%，原煤綜合電耗降低62.7%，煤柱及工業(yè)廣場(chǎng)壓煤損失減少8.42億噸。

此項(xiàng)技術(shù)的成功運(yùn)用，使同煤集團(tuán)規(guī)劃并建成了國(guó)內(nèi)第一個(gè)煤基多聯(lián)產(chǎn)循環(huán)經(jīng)濟(jì)園區(qū)，以工業(yè)園區(qū)替代產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)單一的分散礦井群，提高了煤炭及伴生資源的利用率，提高了煤炭附加值。同時(shí)，煤層群組多災(zāi)害協(xié)同防治，保障了礦井安全高效生產(chǎn)，為安全高效綠色開發(fā)提供了有力支撐。

編后：

從堅(jiān)硬頂板地面壓裂控制技術(shù)到煤層群組不對(duì)稱開發(fā)理論與關(guān)鍵技術(shù)，同煤集團(tuán)這些技術(shù)不僅獲了中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)兩項(xiàng)大獎(jiǎng)，還突破了傳統(tǒng)煤層開發(fā)理論與技術(shù)，解決了傳統(tǒng)井下水壓致裂堅(jiān)硬頂板時(shí)作業(yè)空間受限，多煤層開采水、火、瓦斯災(zāi)害覆蓋面廣的難題。

從礦井可持續(xù)發(fā)展理念出發(fā)，尋找產(chǎn)學(xué)研合作，結(jié)合實(shí)際，不斷試錯(cuò)，不僅成為當(dāng)今煤礦科技創(chuàng)新的行為模式，更體現(xiàn)了煤炭人在困境中敢想敢拼的精神。不創(chuàng)新無出路，煤炭科技的發(fā)展，正為煤炭行業(yè)重塑一片新天地。