變革性技術撐起煤礦生產“安全傘”

【科技支撐安全生產】

◎本報記者 馬愛平

煤炭素來被譽為“黑色的金子”“工業的糧食”。但是，傳統的煤炭生產方式存在礦難事件頻發、人工成本居高不下、礦工作業艱苦危險、開採效率難以提升等問題。

“伴隨着科學技術的進步，煤炭系統生產安全性得以大大提升。”中國科學院院士、中國礦業大學（北京）教授何滿潮近日在接受科技日報記者採訪時表示，10多年前，煤礦生產每年傷亡人數將近3000人，到2019年已下降到了300多人。“在煤炭產量翻倍增長的同時，安全事故大幅度減少，這實際上正是科技進步給煤炭行業、能源行業帶來的變化。”

2006年，何滿潮帶着團隊在某煤礦進行熱害調研時看到，深井裏的工人都赤裸着上身，因為他們身上長滿了濕疹，沒有辦法穿着衣服進行工作。在那裏，每年因中暑暈倒的工人多達126人次，甚至有的工人因搶救無效失去了寶貴的生命。“我看在眼裏，疼在心裏。如果衝擊地壓控制不住，首先受難的就是他們；如果地熱問題解決不了，他們將終日受煎熬，在‘水深火熱’中作業。”

如何讓礦工們告別“水深火熱”的環境？

“礦工們不再受苦，是我們進行科研的巨大動力。”何滿潮提出以礦井水為冷源進行深井降温的構想，利用已有的排水系統，通過提取礦井湧水中的冷能，把工作面空氣中的熱量置換出來，再通過泵站排出地表，用全風模式提高降温和除濕效果。經過多次試驗，何滿潮帶領團隊開發的“深部煤礦高温熱害治理技術及其裝備系統”，在數個採掘工作面和地面熱能等項目中得以應用。

“現在，我們所做的工作同樣與礦工們的生命息息相關。”何滿潮説，從淺部開採到深部開採經歷了五大轉型，“切頂短壁梁”理論、長壁開採“110/N00”工法變革性技術……都在為煤礦生產撐起“安全傘”。

“傳統的‘121’工法採用一面、雙巷、留煤柱的開採方式，不僅造價昂貴、浪費煤炭資源，災害發生的概率還高。‘110’工法是借力打力，利用礦山壓力自動切頂形成回採巷道，把採煤與掘進兩套工序統一起來，每個採煤工作面少掘進一條回採巷道，實現無煤柱開採，結束了要出煤必須先掘進回採巷道的歷史。”何滿潮説。

2021年1月，位於安徽的淮河能源控股集團煤業公司張集礦1613A工作面採用“110”工法，成功留巷500米，標誌着我國首個分層開採“110”工法取得成功。

“N00”工法的應用，則使工作面由“跳採”變為連續開採，且能夠實現Y形通風，降低採準巷道掘進率約90%，提高資源回收率約40%，同時可降低事故發生風險和煤炭開採成本，被業界譽為“第三次礦業技術變革”。

“高效安全科學的開採，離不開科技的進步。煤炭作為一個大的工業系統，更離不開我國管理機制體制的改革和科學管理的加強。如今，無論是組織管理、體制機制改革，還是科技手段的應用，都在全方位發力煤炭安全開採工作，未來我相信會越來越好。”何滿潮説。