闖出一條“三下”壓煤開采的新路子
——冀中能源峰峰集團推廣實施覆巖離層注漿充填技術(shù)紀實
建筑物下、水體下和鐵路下壓煤開采問題一直是制約我國煤炭企業(yè)高效生產(chǎn)的重大技術(shù)難題。
面對這一難題，近年來，冀中能源峰峰集團引進應(yīng)用了覆巖離層注漿充填技術(shù)，讓難題變“課題”，演繹了一曲破解“三下”壓煤開采瓶頸的創(chuàng)新“變奏曲”。
傳統(tǒng)技術(shù)陷“瓶頸”
峰峰集團已有140多年的煤炭開采歷史，隨著開采時間的增加，資源接續(xù)問題日益突出。可圈定儲量減少、服務(wù)年限縮短、“三下”壓煤量大面廣等，嚴重制約礦井的生產(chǎn)接續(xù)和長遠發(fā)展。
近年來，該集團各礦都在進行“三下”采煤，且“三下”采煤量占總產(chǎn)量的比例呈逐年增加的趨勢，從2005年的30%發(fā)展到目前的60%左右。建筑物壓煤問題已然成為了制約集團公司各礦井持續(xù)高效穩(wěn)產(chǎn)的關(guān)鍵因素。
拿梧桐莊礦的182211塊段和大社礦井田內(nèi)的大淑村塊段來說，壓覆煤炭資源多，同時開采影響民房數(shù)量也多。若采用傳統(tǒng)的長壁垮落法開采，將對建筑造成嚴重破壞。而如果不對建筑物下的壓覆煤炭進行開采，勢必會造成資源浪費，并影響采區(qū)的正常接替。若采用搬遷方法開采，礦區(qū)遷村采煤難度大、費用高、工農(nóng)關(guān)系復雜，因此積極探索一種適合峰峰集團實際、低損傷的綠色“三下”壓煤開采技術(shù)成為了企業(yè)實現(xiàn)高質(zhì)量可持續(xù)發(fā)展的迫切需求。
也正基于此，多年來，峰峰集團經(jīng)過反復實踐，研究探索出了條帶開采法、協(xié)調(diào)全采法和膏體充填法等，并成功應(yīng)用于生產(chǎn)實踐。但是，雖然“充填”是源頭減損開采技術(shù)，但由于充填技術(shù)采煤效率低、投入大、技術(shù)成本高等，始終限制著其進一步推廣。
聚力攻關(guān)闖新路
面對難題和困難，英勇頑強的峰煤人總是敢于打破路徑依賴和思想依賴，勤于嘗試，勇于變革。
為了解決“三下”采煤遇到的難題，峰峰集團經(jīng)過多方論證，聯(lián)合中國礦業(yè)大學，積極引進了覆巖離層注漿充填技術(shù)，不但讓村莊壓煤的“老大難”不再難，而且有效緩解了生產(chǎn)接續(xù)壓力，破解了制約企業(yè)發(fā)展的瓶頸。
2020年，該集團在大社礦921102、921203工作面和梧桐莊礦182211工作面試驗覆巖離層注漿充填技術(shù)，即通過地面鉆孔，向其下方封閉的離層腔體高壓注漿粉煤灰充填，產(chǎn)生“壓下托上”作用，將關(guān)鍵層下方碎脹巖體壓實形成支撐體，阻止關(guān)鍵層破斷，控制地表沉陷，減小和消除工作面回采對地表建筑物的影響，對其實現(xiàn)有效保護，釋放其保護煤柱壓覆的煤炭資源。
該集團集團組織相關(guān)技術(shù)人員與中國礦業(yè)大學專家、共同開展了相關(guān)的施工工藝研究并建立相應(yīng)的工程系統(tǒng)，掌握了關(guān)鍵層判別、注漿層位的選擇、注漿時機的把握、注漿壓力、擴散范圍的控制以及注漿材料選擇等各個技術(shù)環(huán)節(jié)，對工程監(jiān)測、項目管控、效果評價形成了一套系統(tǒng)的控制流程和方法，既滿足了對建筑物保護的沉陷控制要求，同時也實現(xiàn)了村莊等不搬遷條件下煤炭資源的安全開采。
經(jīng)濟社會效益“雙豐收”
實踐是最好的答案。
作為峰峰集團首個覆巖隔離注漿充填工程，大社礦921102工作面于2020年4月至2021年8月回采，最大日產(chǎn)2200噸，最大月產(chǎn)4.8萬噸，采出壓覆煤炭資源53.1萬噸，創(chuàng)效兩個多億；921203工作面最高日產(chǎn)1800噸，最高月產(chǎn)4.0萬噸，工作面采出壓覆煤炭資源16.07萬噸。梧桐莊礦182211工作面釋放煤量37萬噸，創(chuàng)效7個多億。
通過在梧桐莊礦和大社礦實施覆巖隔離注漿充填技術(shù)，有效保護了工作面的地面村莊，解放壓煤資源，解決了采用其他“三下”開采方法不能解決的“三下”壓煤開采問題，沉降控制效果良好，緩解了礦井的采掘接續(xù)緊張局面。同時能夠減少耕地損失，實現(xiàn)資源開采和地方地方經(jīng)濟的協(xié)調(diào)發(fā)展，能取得巨大的社會效益。
峰峰集團覆巖隔離注漿充填“三下”壓煤開采成功，為破解“三下”壓煤開采難題帶來了新突破。而且此項技術(shù)僅需在地面建設(shè)充填泵站、鋪設(shè)注漿管路、施工地面鉆孔即可，無需任何井下工程，是目前煤炭充填開采技術(shù)中充填成本低、開采效率高、水資源和建筑物保護效果較好的一種綠色采煤方法，實現(xiàn)了高效低成本充填采煤技術(shù)的重大進步。
目前，該集團正在梧桐莊礦182211N和182605工作面繼續(xù)實施覆巖隔離注漿充填試驗。
（峰峰集團新聞中心 趙苗）