科技之“劍”降“水魔”
——河南義煤集團(tuán)新安煤礦填補(bǔ)世界空白的ESW系統(tǒng)研發(fā)試驗(yàn)紀(jì)實(shí)

文/侯丹

《道德經(jīng)》載：“天下莫柔弱如水，而攻堅(jiān)強(qiáng)者莫之能勝，其無(wú)以易之?！泵旱V的開采，與水相伴始終。千米井下，有涓涓細(xì)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(huì)變得“面目猙獰”，破壞力無(wú)比。

不久前，河南義煤集團(tuán)新安煤礦自主研發(fā)的ESW擋水墻系統(tǒng)，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)獲得成功，在防治水技術(shù)領(lǐng)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(nèi)分別建立ESW系統(tǒng)控水閘墻基礎(chǔ)，并在采區(qū)內(nèi)建設(shè)ESW系統(tǒng)材料倉(cāng)庫(kù)、儲(chǔ)備ESW系統(tǒng)材料，保證在采、掘工作面發(fā)生大量突水時(shí)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(shí)間，最大限度減輕突水造成的災(zāi)害。

2012年12月初，義煤新安煤礦ESW系統(tǒng)地面試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)傳來(lái)振奮人心的消息：該礦自主研發(fā)的ESW擋水墻系統(tǒng)，經(jīng)試驗(yàn)，壓力可達(dá)7Mpa，且ESW系統(tǒng)墻體無(wú)任何變形破壞，8小時(shí)內(nèi)成功應(yīng)急。這標(biāo)志著新安煤礦不僅在防治水技術(shù)領(lǐng)域有了新的突破，而且也填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)外煤礦在防治水領(lǐng)域的一項(xiàng)空白。

汲取教訓(xùn)，拓寬思路

“頭頂庫(kù)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(zhì)條件復(fù)雜的真實(shí)寫照。自1988年投產(chǎn)以來(lái)，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(kù)區(qū)蓄水后，一直在高水位運(yùn)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(cè)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(xiàn)象，截至當(dāng)天16時(shí)30分，出水量增大至每小時(shí)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(bào)上級(jí)領(lǐng)導(dǎo)、啟動(dòng)應(yīng)急預(yù)案、深入現(xiàn)場(chǎng)勘察、調(diào)集排水設(shè)備、水樣專業(yè)化驗(yàn)……一場(chǎng)與時(shí)間賽跑、與水情對(duì)壘、與困難抗擊的鏖戰(zhàn)開始了！

經(jīng)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(yīng)急方案，并在地面對(duì)出水點(diǎn)進(jìn)行打鉆注漿。全礦干部職工充分發(fā)揚(yáng)一盤棋精神，并肩作戰(zhàn)、齊心協(xié)力、攻堅(jiān)克難，經(jīng)過(guò)數(shù)月的努力，最終憑借“堵防結(jié)合”的科學(xué)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(zhǎng)治久安，‘治’才是根本！我們一定要用最先進(jìn)的技術(shù)手段‘降服’和掌控水的危害?！痹诜乐嗡畬ｎ}總結(jié)會(huì)上，礦長(zhǎng)賀治強(qiáng)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！

完善制度，潛心研究

基礎(chǔ)不牢，地動(dòng)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(shí)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(zhì)量管理辦法》《新安煤礦井下探放水管理辦法》，夯實(shí)防治水基礎(chǔ)工作。成立以礦長(zhǎng)為組長(zhǎng)的研發(fā)小組，配備了專業(yè)的防治水隊(duì)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(chǎn)礦長(zhǎng)、安全礦長(zhǎng)、地測(cè)副總、生產(chǎn)科技術(shù)人員、探防隊(duì)技術(shù)人員等參加的水害預(yù)測(cè)評(píng)價(jià)分析會(huì)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(xiàng)檢查，對(duì)查出的隱患，采取切實(shí)可行的措施，并限期落實(shí)整改，確保工作面安全生產(chǎn)。同時(shí)，實(shí)行礦井水24小時(shí)匯報(bào)制度，派專人到庫(kù)區(qū)實(shí)施水位監(jiān)測(cè)并匯報(bào)。另一方面，經(jīng)過(guò)反復(fù)研究、討論，最終確定先將水患進(jìn)行可控范圍堵截，然后進(jìn)行治理。

由于國(guó)內(nèi)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(xué)習(xí)兄弟礦井在防治水方面的做法；對(duì)近年來(lái)繪出的不同季節(jié)礦井水涌出量曲線圖進(jìn)行分析、比較、衡量。通過(guò)不斷的摸索與研究，結(jié)合兩次水患威脅的治理情況，最終研究出來(lái)了一套切實(shí)可行的防治水減災(zāi)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(shè)計(jì)出在構(gòu)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(yàn)……他們每天帶著不同的砌塊圖紙到生產(chǎn)車間與工人進(jìn)行論證和生產(chǎn)試驗(yàn)。功夫不負(fù)有心人，最終，一種結(jié)構(gòu)特殊的混凝土預(yù)制砌塊生產(chǎn)了出來(lái)，并且經(jīng)過(guò)專業(yè)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，該混凝土砌塊立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值不低于20Mpa。砌塊在使用過(guò)程中，通過(guò)連板與鋼筋利用砌塊本身的凹槽圓孔進(jìn)行相互穿插連接。

為了證實(shí)系統(tǒng)的實(shí)用性，井下14采區(qū)皮帶下山，被定為開展試驗(yàn)的最佳地段。

為使系統(tǒng)盡快取得較好的效果，根據(jù)工作需要，專門委托在新安煤礦掛職鍛煉的豫東分局領(lǐng)導(dǎo)魯學(xué)寧同志挑起了這項(xiàng)重?fù)?dān)，成為了ESW系統(tǒng)試驗(yàn)的指揮長(zhǎng)。他帶領(lǐng)試驗(yàn)小組，多次召開專題會(huì)議研究ESW系統(tǒng)試驗(yàn)所需要的各種材料與試驗(yàn)中的每個(gè)環(huán)節(jié)，有時(shí)因?yàn)槟程幖?xì)節(jié)在圖紙上說(shuō)不清，就直接把會(huì)議搬到井下現(xiàn)場(chǎng)。

擔(dān)任試驗(yàn)施工的重任，則交給了被集團(tuán)公司命名為“紅旗黨支部”的開拓三隊(duì)。隊(duì)長(zhǎng)裴宏偉工作經(jīng)驗(yàn)豐富，多次帶領(lǐng)職工出色完成各項(xiàng)任務(wù)。試驗(yàn)不是一次就能成功的。在一次試壓過(guò)程中，墻體內(nèi)出現(xiàn)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(jìn)行打鉆封堵?？墒怯捎趹?yīng)急擋水墻內(nèi)預(yù)埋了注漿管、放水管、水壓監(jiān)測(cè)等管路，打眼的水平就要求特別高，可是打鉆的工人無(wú)論怎么打都打不好，不是打進(jìn)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(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，經(jīng)常與職工一起安裝試驗(yàn)所需的設(shè)備。

為了熟悉異形砌塊在ESW系統(tǒng)試驗(yàn)中的使用程序，開拓三隊(duì)工會(huì)主席武占京帶領(lǐng)兩名生產(chǎn)骨干來(lái)到砌塊加工場(chǎng)地親自試驗(yàn)。熟練掌握了操作工序后，回到系統(tǒng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，他們又手把手地教會(huì)每一位施工人員。

成效顯著，拓寬視野

2012年7月28日，經(jīng)過(guò)多方的努力配合，ESW系統(tǒng)試驗(yàn)取得了初步成功，通過(guò)8個(gè)小時(shí)成功構(gòu)建的ESW系統(tǒng)，承壓達(dá)到1.5Mpa，滿足礦應(yīng)急擋水要求，且預(yù)留的排水管可隨時(shí)根據(jù)情況對(duì)封閉的水患進(jìn)行釋放，試驗(yàn)達(dá)到預(yù)期目的。

手握降服井下水患的“利劍”，礦長(zhǎng)賀治強(qiáng)敏銳的目光又把這項(xiàng)自主研發(fā)的項(xiàng)目盯上了更廣闊的市場(chǎng)，下定決心要把ESW系統(tǒng)形成產(chǎn)業(yè)化?！凹热贿@套系統(tǒng)能在我礦應(yīng)用，那么也可以在其他礦井進(jìn)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(yàn)，測(cè)出最大承壓能力?！?/p>

就這樣，試驗(yàn)小組礦區(qū)地面繼續(xù)選擇適合進(jìn)行試驗(yàn)的場(chǎng)地，做最大承壓的試驗(yàn)開始了。

經(jīng)過(guò)反復(fù)論證和選址，最終將地面試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)選擇在了新安煤礦較為偏僻的一處山凹。承擔(dān)這項(xiàng)試驗(yàn)的依然是開拓三隊(duì)，他們抽調(diào)專人，掘巷道、打架棚、砌土碹……終于在地面建成了一個(gè)完全與井下巷道一致的現(xiàn)場(chǎng)。

徐峰是新安煤礦生產(chǎn)科副科長(zhǎng),作為試驗(yàn)的技術(shù)指導(dǎo)及工程質(zhì)量監(jiān)督，他除了完成日常的下井任務(wù)外，幾乎放棄了所有的休息時(shí)間，緊盯試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)，嚴(yán)把技術(shù)與質(zhì)量關(guān)。

時(shí)間一天天地過(guò)去，轉(zhuǎn)眼已經(jīng)到了初冬，可是地面承壓試驗(yàn)已經(jīng)做了兩次，均以失敗告終。到底問(wèn)題出在哪?為什么密閉墻內(nèi)注水后沒有壓力？墻體內(nèi)注入的高壓水到了哪里？

經(jīng)歷兩次挫折后試驗(yàn)停了下來(lái)。指揮長(zhǎng)魯學(xué)寧帶領(lǐng)技術(shù)組成員從最后一個(gè)環(huán)節(jié)開始，用倒敘的方式，仔細(xì)查看施工過(guò)程中的每個(gè)環(huán)節(jié)，可是仍一無(wú)所獲。要想弄清楚并徹底解決這一問(wèn)題，就必須把之前的工作推倒重來(lái)，可是面臨煤炭市場(chǎng)的疲軟，經(jīng)營(yíng)形勢(shì)的不斷下滑，這將給煤礦帶來(lái)一定損失。

山重水復(fù)疑無(wú)路，柳暗花明又一村。就在試驗(yàn)組成員左右為難的時(shí)候，礦長(zhǎng)賀治強(qiáng)再次來(lái)到試驗(yàn)場(chǎng)，詳細(xì)了解情況后，提出了自己的建議：“我們?cè)囼?yàn)的目的是為了檢驗(yàn)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(zhì)，使裂隙自行封閉？”就是這么一句話，頓時(shí)讓大家豁然開朗。

這一次，每進(jìn)行一道工序，參加試驗(yàn)的成員都十分認(rèn)真謹(jǐn)慎。為了給這次試驗(yàn)多增加一分保險(xiǎn)，在砌碹之前先鋪設(shè)土工膜，這就需要用到做木工活的工具和技術(shù)。參加ESW系統(tǒng)試驗(yàn)的開拓三隊(duì)職工王建偉，曾經(jīng)是村里小有名氣的木匠。王木匠從自家拉來(lái)了氣泵和射槍，親自對(duì)圍巖所用的21平方土工膜進(jìn)行張貼。為了使試驗(yàn)早日成功，他連續(xù)三班在試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)。

參加ESW試驗(yàn)的員工像得了魔怔，整天在山凹里做試驗(yàn)。正是因?yàn)橛兄蝗焊视诜瞰I(xiàn)、默默無(wú)聞的干部職工隊(duì)伍，才使ESW系統(tǒng)試驗(yàn)一步步走向成功。

堅(jiān)定信心，期待未來(lái)

2012年11月29日一大早，地面試驗(yàn)再一次準(zhǔn)備就緒，只等開始的命令。

早上8點(diǎn)，試驗(yàn)小組所有成員明確分工，并對(duì)各個(gè)環(huán)節(jié)重新進(jìn)行了一遍細(xì)致的檢查。隨著試驗(yàn)總指揮的一聲令下，ESW系統(tǒng)地面承壓第三次試驗(yàn)開始了。

時(shí)間一分一秒地過(guò)去了，在場(chǎng)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(nèi)進(jìn)行攪拌。伴隨著轟鳴的馬達(dá)聲，泥漿源源不斷地注入擋水墻內(nèi)。礦長(zhǎng)賀治強(qiáng)帶領(lǐng)相關(guān)部門負(fù)責(zé)人與試驗(yàn)組成員一起見證了整個(gè)試驗(yàn)，叮囑觀測(cè)人員要仔細(xì)記錄每個(gè)時(shí)段壓力表的值，為系統(tǒng)以后的實(shí)施提供可靠的參考依據(jù)。

為避免水泥漿在墻體內(nèi)堵塞水壓監(jiān)測(cè)管路，影響壓力表的準(zhǔn)確性，魯學(xué)寧要求現(xiàn)場(chǎng)人員每隔半個(gè)小時(shí)打開幾秒監(jiān)測(cè)管路閥門，進(jìn)行泄壓，排放監(jiān)測(cè)管處泥漿。

5個(gè)小時(shí)過(guò)去了，記錄壓力表變化的人員大聲喊出了“水壓力達(dá)到7Mpa了”。

試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)的每個(gè)人都爭(zhēng)相去看壓力表指針。大家歡呼雀躍，相互擁抱！

這一個(gè)個(gè)動(dòng)情的擁抱不僅有對(duì)成功的祝賀，更多的是對(duì)未來(lái)的期待。試驗(yàn)成功只是一個(gè)開端，未來(lái)的路還很長(zhǎng)，很長(zhǎng)。