科技之“剑”降“水魔”——河南义煤集团新安煤矿填补世界空白的ESW系统研发试验纪实

文/侯丹

《道德经》载：“天下莫柔弱如水，而攻坚强者莫之能胜，其无以易之。”煤矿的开采，与水相伴始终。千米井下，有涓涓细流，更有压力巨大的水流突涌；“柔弱”之水藏匿于裂隙、岩层和溶洞之中，在一定条件下，会变得“面目狰狞”，破坏力无比。

不久前，河南义煤集团新安煤矿自主研发的ESW挡水墙系统，现场试验获得成功，在防治水技术领域取得新的突破。ESW系统全称为Emergency water shut wall，是提前在井下承压开采的采区和采掘工作面内分别建立ESW系统控水闸墙基础，并在采区内建设ESW系统材料仓库、储备ESW系统材料，保证在采、掘工作面发生大量突水时能快速封闭突水巷道、控制放水量，为后续水害治理工作赢得时间，最大限度减轻突水造成的灾害。

2012年12月初，义煤新安煤矿ESW系统地面试验现场传来振奋人心的消息：该矿自主研发的ESW挡水墙系统，经试验，压力可达7Mpa，且ESW系统墙体无任何变形破坏，8小时内成功应急。这标志着新安煤矿不仅在防治水技术领域有了新的突破，而且也填补了国内外煤矿在防治水领域的一项空白。

汲取教训，拓宽思路

“头顶库区水（小浪底），腰系老塘水，脚踩奥灰水”是新安煤矿井田水文地质条件复杂的真实写照。自1988年投产以来，新安煤矿深受水害困扰，特别是1995年11月份的突水淹井事件，让全矿人心有余悸。再加上2005年小浪底库区蓄水后，一直在高水位运行，更加让毗邻的新安矿防治水工作雪上加霜，人人谈“水”色变。

2012年1月16日，新安煤矿13151工作面下巷切眼向上9米处，老塘侧顶板淋水量增大，水色发浑，水温17度，水压较大，出水口有继续冲大现象，截至当天16时30分，出水量增大至每小时371立方米。这一变故使新安煤矿干部职工一直提着的心再次“提”到了嗓子眼儿。

汇报上级领导、启动应急预案、深入现场勘察、调集排水设备、水样专业化验……一场与时间赛跑、与水情对垒、与困难抗击的鏖战开始了！

经研究，新安煤矿迅速制定了下巷排水、工作面堵水、采区堵水三套应急方案，并在地面对出水点进行打钻注浆。全矿干部职工充分发扬一盘棋精神，并肩作战、齐心协力、攻坚克难，经过数月的努力，最终凭借“堵防结合”的科学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，可要让矿井长治久安，‘治’才是根本！我们一定要用最先进的技术手段‘降服’和掌控水的危害。”在防治水专题总结会上，矿长贺治强的想法让所有的人眼前一亮，心里有了希望。

可要治理井下没有规律的水患又谈何容易！

完善制度，潜心研究

基础不牢，地动山摇。研究新方法的前提是筑牢根基。新安煤矿首先从制度规范和完善管理上下功夫，先后实施了《新安煤矿防治水工作管理办法》《新安煤矿井下钻探、注浆工程质量管理办法》《新安煤矿井下探放水管理办法》，夯实防治水基础工作。成立以矿长为组长的研发小组，配备了专业的防治水队伍。一方面制定了“一分析两检查”制度，即：每周五由总工程师主持召开生产矿长、安全矿长、地测副总、生产科技术人员、探防队技术人员等参加的水害预测评价分析会议；每周一和周五，定期开展防治水系统自查和防治水专项检查，对查出的隐患，采取切实可行的措施，并限期落实整改，确保工作面安全生产。同时，实行矿井水24小时汇报制度，派专人到库区实施水位监测并汇报。另一方面，经过反复研究、讨论，最终确定先将水患进行可控范围堵截，然后进行治理。

由于国内外都没有可参考的案例，研发小组成员查阅了大量矿井防治水书籍，先后多次外出考察学习兄弟矿井在防治水方面的做法；对近年来绘出的不同季节矿井水涌出量曲线图进行分析、比较、衡量。通过不断的摸索与研究，结合两次水患威胁的治理情况，最终研究出来了一套切实可行的防治水减灾系统，即ESW系统。

混凝土异形砌块是系统的重要组成部分。为了设计出在构建ESW系统中使用方便、快捷的砌块，研发人员们绞尽了脑汁。画图纸、加工、做试验……他们每天带着不同的砌块图纸到生产车间与工人进行论证和生产试验。功夫不负有心人，最终，一种结构特殊的混凝土预制砌块生产了出来，并且经过专业机构检测，该混凝土砌块立方体抗压强度标准值不低于20Mpa。砌块在使用过程中，通过连板与钢筋利用砌块本身的凹槽圆孔进行相互穿插连接。

为了证实系统的实用性，井下14采区皮带下山，被定为开展试验的最佳地段。

为使系统尽快取得较好的效果，根据工作需要，专门委托在新安煤矿挂职锻炼的豫东分局领导鲁学宁同志挑起了这项重担，成为了ESW系统试验的指挥长。他带领试验小组，多次召开专题会议研究ESW系统试验所需要的各种材料与试验中的每个环节，有时因为某处细节在图纸上说不清，就直接把会议搬到井下现场。

担任试验施工的重任，则交给了被集团公司命名为“红旗党支部”的开拓三队。队长裴宏伟工作经验丰富，多次带领职工出色完成各项任务。试验不是一次就能成功的。在一次试压过程中，墙体内出现裂隙，水压一直上不去。为了堵塞裂隙，必须判断出裂隙位置并进行打钻封堵。可是由于应急挡水墙内预埋了注浆管、放水管、水压监测等管路，打眼的水平就要求特别高，可是打钻的工人无论怎么打都打不好，不是打进去的位置不正确，就是打眼的角度偏离。裴宏伟亲自上阵，把裂隙找到并堵上了。支部书记李红军几乎天天到井下试验现场，经常与职工一起安装试验所需的设备。

为了熟悉异形砌块在ESW系统试验中的使用程序，开拓三队工会主席武占京带领两名生产骨干来到砌块加工场地亲自试验。熟练掌握了操作工序后，回到系统试验现场，他们又手把手地教会每一位施工人员。

成效显著，拓宽视野

2012年7月28日，经过多方的努力配合，ESW系统试验取得了初步成功，通过8个小时成功构建的ESW系统，承压达到1.5Mpa，满足矿应急挡水要求，且预留的排水管可随时根据情况对封闭的水患进行释放，试验达到预期目的。

手握降服井下水患的“利剑”，矿长贺治强敏锐的目光又把这项自主研发的项目盯上了更广阔的市场，下定决心要把ESW系统形成产业化。“既然这套系统能在我矿应用，那么也可以在其他矿井进行推广。但所承受的水压不一样，我们要在井上继续做ESW试验，测出最大承压能力。”

就这样，试验小组矿区地面继续选择适合进行试验的场地，做最大承压的试验开始了。

经过反复论证和选址，最终将地面试验现场选择在了新安煤矿较为偏僻的一处山凹。承担这项试验的依然是开拓三队，他们抽调专人，掘巷道、打架棚、砌土碹……终于在地面建成了一个完全与井下巷道一致的现场。

徐峰是新安煤矿生产科副科长,作为试验的技术指导及工程质量监督，他除了完成日常的下井任务外，几乎放弃了所有的休息时间，紧盯试验现场，严把技术与质量关。

时间一天天地过去，转眼已经到了初冬，可是地面承压试验已经做了两次，均以失败告终。到底问题出在哪?为什么密闭墙内注水后没有压力？墙体内注入的高压水到了哪里？

经历两次挫折后试验停了下来。指挥长鲁学宁带领技术组成员从最后一个环节开始，用倒叙的方式，仔细查看施工过程中的每个环节，可是仍一无所获。要想弄清楚并彻底解决这一问题，就必须把之前的工作推倒重来，可是面临煤炭市场的疲软，经营形势的不断下滑，这将给煤矿带来一定损失。

山重水复疑无路，柳暗花明又一村。就在试验组成员左右为难的时候，矿长贺治强再次来到试验场，详细了解情况后，提出了自己的建议：“我们试验的目的是为了检验墙体抗压的性能而不是为了防漏水，可不可以在注入的水中添加适量的物质，使裂隙自行封闭？”就是这么一句话，顿时让大家豁然开朗。

这一次，每进行一道工序，参加试验的成员都十分认真谨慎。为了给这次试验多增加一分保险，在砌碹之前先铺设土工膜，这就需要用到做木工活的工具和技术。参加ESW系统试验的开拓三队职工王建伟，曾经是村里小有名气的木匠。王木匠从自家拉来了气泵和射枪，亲自对围岩所用的21平方土工膜进行张贴。为了使试验早日成功，他连续三班在试验现场。

参加ESW试验的员工像得了魔怔，整天在山凹里做试验。正是因为有着一群甘于奉献、默默无闻的干部职工队伍，才使ESW系统试验一步步走向成功。

坚定信心，期待未来

2012年11月29日一大早，地面试验再一次准备就绪，只等开始的命令。

早上8点，试验小组所有成员明确分工，并对各个环节重新进行了一遍细致的检查。随着试验总指挥的一声令下，ESW系统地面承压第三次试验开始了。

时间一分一秒地过去了，在场的所有人都各司其职，忙碌有序。工人师傅们将一袋袋水泥倒入装有水的铁桶内进行搅拌。伴随着轰鸣的马达声，泥浆源源不断地注入挡水墙内。矿长贺治强带领相关部门负责人与试验组成员一起见证了整个试验，叮嘱观测人员要仔细记录每个时段压力表的值，为系统以后的实施提供可靠的参考依据。

为避免水泥浆在墙体内堵塞水压监测管路，影响压力表的准确性，鲁学宁要求现场人员每隔半个小时打开几秒监测管路阀门，进行泄压，排放监测管处泥浆。

5个小时过去了，记录压力表变化的人员大声喊出了“水压力达到7Mpa了”。

试验现场的每个人都争相去看压力表指针。大家欢呼雀跃，相互拥抱！

这一个个动情的拥抱不仅有对成功的祝贺，更多的是对未来的期待。试验成功只是一个开端，未来的路还很长，很长。