稿件來源：《中國煤炭報(bào)》4版
冀中能源峰峰集團(tuán)大社礦應(yīng)用綠色采煤方式解放“三下壓煤”
地面選好關(guān)鍵層注漿充填“壓下托上”
“我們通過進(jìn)一步優(yōu)化設(shè)計(jì)和應(yīng)用覆巖離層注漿充填技術(shù)，將921104工作面42萬噸可采儲量變成103萬噸的實(shí)際儲量。”近日的一個早會上，冀中能源峰峰集團(tuán)大社礦礦長申扎根向大家宣布了這一好消息。
大社礦已有65年開采歷史，采掘接續(xù)問題日益突出。建筑物下、水體下和鐵路下壓煤開采，一直是制約生產(chǎn)的“攔路虎”。對此，大社礦與中國礦業(yè)大學(xué)“巖層移動與綠色開采”課題組合作，應(yīng)用覆巖離層注漿充填開采技術(shù)，緩解采掘接續(xù)壓力。
應(yīng)用新技術(shù)開采壓覆煤炭
“921102工作面在大淑村村莊保護(hù)煤柱范圍內(nèi)，壓覆煤炭資源多，開采影響民房數(shù)量也多。若采用傳統(tǒng)的長壁垮落法開采煤炭，將對建筑物造成嚴(yán)重破壞。如果不開采建筑物下的壓覆煤炭，勢必會造成資源浪費(fèi)，影響正常采掘接續(xù)。”時(shí)任大社礦總工程師任立武說。
據(jù)了解，2020年，大社礦各類保護(hù)煤柱壓煤量近1800萬噸，其中村莊壓煤量達(dá)1387.2萬噸，大淑村煤柱壓煤資源量達(dá)1134.4萬噸。
2020年4月，大社礦在921102工作面首次采用了覆巖離層注漿充填開采技術(shù)。“覆巖離層注漿充填開采技術(shù)即在開采過程中，找出控制地表沉陷的關(guān)鍵層，超前采用向關(guān)鍵層裂隙高壓注漿的方式，對層體進(jìn)行壓實(shí)注漿充填，將關(guān)鍵層下方碎脹的巖體壓實(shí)形成支撐體，起到‘壓下托上’的作用，確保上覆巖層不破斷，從而有效解決因采煤導(dǎo)致的地面沉陷問題，保障地面建筑物安全，達(dá)到不遷村開采的目的。”申扎根說。
“應(yīng)用覆巖離層注漿充填開采技術(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。該技術(shù)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(hù)效果較好的一種綠色采煤方法，可有效解決礦區(qū)遷村采煤難度大、費(fèi)用高，企業(yè)和地方群眾關(guān)系復(fù)雜的難題，符合我礦高效率、低成本充填采煤的實(shí)際需求。”大社礦技術(shù)部負(fù)責(zé)人趙勇說。
921102工作面位于三水平十一盤區(qū)，傾斜長度為158米，走向長度為750米，主要開采煤層為2號煤層，地質(zhì)條件復(fù)雜，裂隙發(fā)育。
“我們在該工作面共施工布置了7個鉆孔，其中4個定向孔、3個垂直孔，嚴(yán)格按照覆巖離層注漿工程設(shè)計(jì)施工方案進(jìn)行施工，注漿效果顯著。”趙勇說。
施工過程中，他們借助在地表布置的3條觀測線，實(shí)時(shí)監(jiān)測地表變形情況，及時(shí)調(diào)整注漿計(jì)劃。2021年10月，921102工作面回采結(jié)束時(shí)，地面建筑物損害程度保持在安全標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，減沉效果明顯。同時(shí)，921102工作面采出壓覆煤炭資源53.1萬噸，創(chuàng)造經(jīng)濟(jì)效益超2億元。
創(chuàng)新覆巖離層注漿技術(shù)方法
盡管有了921102工作面成功應(yīng)用的經(jīng)驗(yàn)，可921103工作面一條較大斷層的出現(xiàn)，讓覆巖離層注漿充填開采技術(shù)的應(yīng)用面臨一次前所未有的挑戰(zhàn)。
這條斷層落差達(dá)4米至16米，對上覆巖層完整性影響較大。前期施工的4個鉆孔多數(shù)布置在斷層上盤，對上覆巖層離層孔間加固較多，而對斷層下盤區(qū)域充填不足，導(dǎo)致部分監(jiān)測點(diǎn)下沉速率較大。
“我們充分結(jié)合實(shí)際情況，重新加設(shè)鉆孔，對下沉速率大的區(qū)域進(jìn)行特殊加固，有針對性地加固斷層下盤，使斷層上盤下盤都得到加固，有效保障了覆巖離層注漿效果。”覆巖離層注漿充填開采工程項(xiàng)目技術(shù)負(fù)責(zé)人劉義永說。
據(jù)了解，大社礦創(chuàng)新覆巖離層注漿充填開采技術(shù)方法，不僅有效掌握關(guān)鍵層判別、注漿層位選擇、注漿時(shí)機(jī)把握、注漿壓力和擴(kuò)散范圍控制以及注漿材料選擇等環(huán)節(jié)，而且在工程監(jiān)測、項(xiàng)目管控、效果評價(jià)等方面形成了一套系統(tǒng)的控制流程和方法，滿足了對建筑物保護(hù)的沉陷控制要求，實(shí)現(xiàn)“三下”煤炭資源安全綠色開采新突破。
截至目前，大社礦已先后在921102工作面、921203工作面、921103工作面和921104工作面應(yīng)用覆巖離層注漿充填開采技術(shù)。大社礦“三下”采煤量占總產(chǎn)量的比例呈逐年上升趨勢，從最初的30%提升到如今的60%左右。
“下一步，我們將陸續(xù)在村莊保護(hù)煤柱下的921202工作面、921206工作面、921208工作面等應(yīng)用覆巖離層注漿充填開采技術(shù)，預(yù)計(jì)增加煤炭可采儲量320萬噸。”申扎根說。（魏海霞）