文/侯丹
《道德經》載:“天下莫柔弱如水,而攻堅強者莫之能勝,其無以易之。”煤礦的開采,與水相伴始終。千米井下,有涓涓細流,更有壓力巨大的水流突涌;“柔弱”之水藏匿于裂隙、巖層和溶洞之中,在一定條件下,會變得“面目猙獰”,破壞力無比。
不久前,河南義煤集團新安煤礦自主研發(fā)的ESW擋水墻系統(tǒng),現場試驗獲得成功,在防治水技術領域取得新的突破。ESW系統(tǒng)全稱為Emergency water shut wall,是提前在井下承壓開采的采區(qū)和采掘工作面內分別建立ESW系統(tǒng)控水閘墻基礎,并在采區(qū)內建設ESW系統(tǒng)材料倉庫、儲備ESW系統(tǒng)材料,保證在采、掘工作面發(fā)生大量突水時能快速封閉突水巷道、控制放水量,為后續(xù)水害治理工作贏得時間,最大限度減輕突水造成的災害。
2012年12月初,義煤新安煤礦ESW系統(tǒng)地面試驗現場傳來振奮人心的消息:該礦自主研發(fā)的ESW擋水墻系統(tǒng),經試驗,壓力可達7Mpa,且ESW系統(tǒng)墻體無任何變形破壞,8小時內成功應急。這標志著新安煤礦不僅在防治水技術領域有了新的突破,而且也填補了國內外煤礦在防治水領域的一項空白。
“頭頂庫區(qū)水(小浪底),腰系老塘水,腳踩奧灰水”是新安煤礦井田水文地質條件復雜的真實寫照。自1988年投產以來,新安煤礦深受水害困擾,特別是1995年11月份的突水淹井事件,讓全礦人心有余悸。再加上2005年小浪底庫區(qū)蓄水后,一直在高水位運行,更加讓毗鄰的新安礦防治水工作雪上加霜,人人談“水”色變。
2012年1月16日,新安煤礦13151工作面下巷切眼向上9米處,老塘側頂板淋水量增大,水色發(fā)渾,水溫17度,水壓較大,出水口有繼續(xù)沖大現象,截至當天16時30分,出水量增大至每小時371立方米。這一變故使新安煤礦干部職工一直提著的心再次“提”到了嗓子眼兒。
匯報上級領導、啟動應急預案、深入現場勘察、調集排水設備、水樣專業(yè)化驗……一場與時間賽跑、與水情對壘、與困難抗擊的鏖戰(zhàn)開始了!
經研究,新安煤礦迅速制定了下巷排水、工作面堵水、采區(qū)堵水三套應急方案,并在地面對出水點進行打鉆注漿。全礦干部職工充分發(fā)揚一盤棋精神,并肩作戰(zhàn)、齊心協力、攻堅克難,經過數月的努力,最終憑借“堵防結合”的科學方法再次把水害事件降低到最低限度。
“防治水工作,‘防’是第一位,可要讓礦井長治久安,‘治’才是根本!我們一定要用最先進的技術手段‘降服’和掌控水的危害。”在防治水專題總結會上,礦長賀治強的想法讓所有的人眼前一亮,心里有了希望。
可要治理井下沒有規(guī)律的水患又談何容易!
基礎不牢,地動山搖。研究新方法的前提是筑牢根基。新安煤礦首先從制度規(guī)范和完善管理上下功夫,先后實施了《新安煤礦防治水工作管理辦法》《新安煤礦井下鉆探、注漿工程質量管理辦法》《新安煤礦井下探放水管理辦法》,夯實防治水基礎工作。成立以礦長為組長的研發(fā)小組,配備了專業(yè)的防治水隊伍。一方面制定了“一分析兩檢查”制度,即:每周五由總工程師主持召開生產礦長、安全礦長、地測副總、生產科技術人員、探防隊技術人員等參加的水害預測評價分析會議;每周一和周五,定期開展防治水系統(tǒng)自查和防治水專項檢查,對查出的隱患,采取切實可行的措施,并限期落實整改,確保工作面安全生產。同時,實行礦井水24小時匯報制度,派專人到庫區(qū)實施水位監(jiān)測并匯報。另一方面,經過反復研究、討論,最終確定先將水患進行可控范圍堵截,然后進行治理。
由于國內外都沒有可參考的案例,研發(fā)小組成員查閱了大量礦井防治水書籍,先后多次外出考察學習兄弟礦井在防治水方面的做法;對近年來繪出的不同季節(jié)礦井水涌出量曲線圖進行分析、比較、衡量。通過不斷的摸索與研究,結合兩次水患威脅的治理情況,最終研究出來了一套切實可行的防治水減災系統(tǒng),即ESW系統(tǒng)。
混凝土異形砌塊是系統(tǒng)的重要組成部分。為了設計出在構建ESW系統(tǒng)中使用方便、快捷的砌塊,研發(fā)人員們絞盡了腦汁。畫圖紙、加工、做試驗……他們每天帶著不同的砌塊圖紙到生產車間與工人進行論證和生產試驗。功夫不負有心人,最終,一種結構特殊的混凝土預制砌塊生產了出來,并且經過專業(yè)機構檢測,該混凝土砌塊立方體抗壓強度標準值不低于20Mpa。砌塊在使用過程中,通過連板與鋼筋利用砌塊本身的凹槽圓孔進行相互穿插連接。
為了證實系統(tǒng)的實用性,井下14采區(qū)皮帶下山,被定為開展試驗的最佳地段。
為使系統(tǒng)盡快取得較好的效果,根據工作需要,專門委托在新安煤礦掛職鍛煉的豫東分局領導魯學寧同志挑起了這項重擔,成為了ESW系統(tǒng)試驗的指揮長。他帶領試驗小組,多次召開專題會議研究ESW系統(tǒng)試驗所需要的各種材料與試驗中的每個環(huán)節(jié),有時因為某處細節(jié)在圖紙上說不清,就直接把會議搬到井下現場。
擔任試驗施工的重任,則交給了被集團公司命名為“紅旗黨支部”的開拓三隊。隊長裴宏偉工作經驗豐富,多次帶領職工出色完成各項任務。試驗不是一次就能成功的。在一次試壓過程中,墻體內出現裂隙,水壓一直上不去。為了堵塞裂隙,必須判斷出裂隙位置并進行打鉆封堵。可是由于應急擋水墻內預埋了注漿管、放水管、水壓監(jiān)測等管路,打眼的水平就要求特別高,可是打鉆的工人無論怎么打都打不好,不是打進去的位置不正確,就是打眼的角度偏離。裴宏偉親自上陣,把裂隙找到并堵上了。支部書記李紅軍幾乎天天到井下試驗現場,經常與職工一起安裝試驗所需的設備。
為了熟悉異形砌塊在ESW系統(tǒng)試驗中的使用程序,開拓三隊工會主席武占京帶領兩名生產骨干來到砌塊加工場地親自試驗。熟練掌握了操作工序后,回到系統(tǒng)試驗現場,他們又手把手地教會每一位施工人員。
2012年7月28日,經過多方的努力配合,ESW系統(tǒng)試驗取得了初步成功,通過8個小時成功構建的ESW系統(tǒng),承壓達到1.5Mpa,滿足礦應急擋水要求,且預留的排水管可隨時根據情況對封閉的水患進行釋放,試驗達到預期目的。
手握降服井下水患的“利劍”,礦長賀治強敏銳的目光又把這項自主研發(fā)的項目盯上了更廣闊的市場,下定決心要把ESW系統(tǒng)形成產業(yè)化?!凹热贿@套系統(tǒng)能在我礦應用,那么也可以在其他礦井進行推廣。但所承受的水壓不一樣,我們要在井上繼續(xù)做ESW試驗,測出最大承壓能力?!?/p>
就這樣,試驗小組礦區(qū)地面繼續(xù)選擇適合進行試驗的場地,做最大承壓的試驗開始了。
經過反復論證和選址,最終將地面試驗現場選擇在了新安煤礦較為偏僻的一處山凹。承擔這項試驗的依然是開拓三隊,他們抽調專人,掘巷道、打架棚、砌土碹……終于在地面建成了一個完全與井下巷道一致的現場。
徐峰是新安煤礦生產科副科長,作為試驗的技術指導及工程質量監(jiān)督,他除了完成日常的下井任務外,幾乎放棄了所有的休息時間,緊盯試驗現場,嚴把技術與質量關。
時間一天天地過去,轉眼已經到了初冬,可是地面承壓試驗已經做了兩次,均以失敗告終。到底問題出在哪?為什么密閉墻內注水后沒有壓力?墻體內注入的高壓水到了哪里?
經歷兩次挫折后試驗停了下來。指揮長魯學寧帶領技術組成員從最后一個環(huán)節(jié)開始,用倒敘的方式,仔細查看施工過程中的每個環(huán)節(jié),可是仍一無所獲。要想弄清楚并徹底解決這一問題,就必須把之前的工作推倒重來,可是面臨煤炭市場的疲軟,經營形勢的不斷下滑,這將給煤礦帶來一定損失。
山重水復疑無路,柳暗花明又一村。就在試驗組成員左右為難的時候,礦長賀治強再次來到試驗場,詳細了解情況后,提出了自己的建議:“我們試驗的目的是為了檢驗墻體抗壓的性能而不是為了防漏水,可不可以在注入的水中添加適量的物質,使裂隙自行封閉?”就是這么一句話,頓時讓大家豁然開朗。
這一次,每進行一道工序,參加試驗的成員都十分認真謹慎。為了給這次試驗多增加一分保險,在砌碹之前先鋪設土工膜,這就需要用到做木工活的工具和技術。參加ESW系統(tǒng)試驗的開拓三隊職工王建偉,曾經是村里小有名氣的木匠。王木匠從自家拉來了氣泵和射槍,親自對圍巖所用的21平方土工膜進行張貼。為了使試驗早日成功,他連續(xù)三班在試驗現場。
參加ESW試驗的員工像得了魔怔,整天在山凹里做試驗。正是因為有著一群甘于奉獻、默默無聞的干部職工隊伍,才使ESW系統(tǒng)試驗一步步走向成功。
2012年11月29日一大早,地面試驗再一次準備就緒,只等開始的命令。
早上8點,試驗小組所有成員明確分工,并對各個環(huán)節(jié)重新進行了一遍細致的檢查。隨著試驗總指揮的一聲令下,ESW系統(tǒng)地面承壓第三次試驗開始了。
時間一分一秒地過去了,在場的所有人都各司其職,忙碌有序。工人師傅們將一袋袋水泥倒入裝有水的鐵桶內進行攪拌。伴隨著轟鳴的馬達聲,泥漿源源不斷地注入擋水墻內。礦長賀治強帶領相關部門負責人與試驗組成員一起見證了整個試驗,叮囑觀測人員要仔細記錄每個時段壓力表的值,為系統(tǒng)以后的實施提供可靠的參考依據。
為避免水泥漿在墻體內堵塞水壓監(jiān)測管路,影響壓力表的準確性,魯學寧要求現場人員每隔半個小時打開幾秒監(jiān)測管路閥門,進行泄壓,排放監(jiān)測管處泥漿。
5個小時過去了,記錄壓力表變化的人員大聲喊出了“水壓力達到7Mpa了”。
試驗現場的每個人都爭相去看壓力表指針。大家歡呼雀躍,相互擁抱!
這一個個動情的擁抱不僅有對成功的祝賀,更多的是對未來的期待。試驗成功只是一個開端,未來的路還很長,很長。