闖出一條“三下”壓煤開(kāi)采的新路子
——冀中能源峰峰集團(tuán)推廣實(shí)施覆巖離層注漿充填技術(shù)紀(jì)實(shí)
建筑物下、水體下和鐵路下壓煤開(kāi)采問(wèn)題一直是制約我國(guó)煤炭企業(yè)高效生產(chǎn)的重大技術(shù)難題。
面對(duì)這一難題，近年來(lái)，冀中能源峰峰集團(tuán)引進(jìn)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(kāi)采瓶頸的創(chuàng)新“變奏曲”。
傳統(tǒng)技術(shù)陷“瓶頸”
峰峰集團(tuán)已有140多年的煤炭開(kāi)采歷史，隨著開(kāi)采時(shí)間的增加，資源接續(xù)問(wèn)題日益突出。可圈定儲(chǔ)量減少、服務(wù)年限縮短、“三下”壓煤量大面廣等，嚴(yán)重制約礦井的生產(chǎn)接續(xù)和長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展。
近年來(lái)，該集團(tuán)各礦都在進(jìn)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(shì)，從2005年的30%發(fā)展到目前的60%左右。建筑物壓煤?jiǎn)栴}已然成為了制約集團(tuán)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(lái)說(shuō)，壓覆煤炭資源多，同時(shí)開(kāi)采影響民房數(shù)量也多。若采用傳統(tǒng)的長(zhǎng)壁垮落法開(kāi)采，將對(duì)建筑造成嚴(yán)重破壞。而如果不對(duì)建筑物下的壓覆煤炭進(jìn)行開(kāi)采，勢(shì)必會(huì)造成資源浪費(fèi)，并影響采區(qū)的正常接替。若采用搬遷方法開(kāi)采，礦區(qū)遷村采煤難度大、費(fèi)用高、工農(nóng)關(guān)系復(fù)雜，因此積極探索一種適合峰峰集團(tuán)實(shí)際、低損傷的綠色“三下”壓煤開(kāi)采技術(shù)成為了企業(yè)實(shí)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(lái)，峰峰集團(tuán)經(jīng)過(guò)反復(fù)實(shí)踐，研究探索出了條帶開(kāi)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(shí)踐。但是，雖然“充填”是源頭減損開(kāi)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(jìn)一步推廣。
聚力攻關(guān)闖新路
面對(duì)難題和困難，英勇頑強(qiáng)的峰煤人總是敢于打破路徑依賴(lài)和思想依賴(lài)，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(tuán)經(jīng)過(guò)多方論證，聯(lián)合中國(guó)礦業(yè)大學(xué)，積極引進(jìn)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(tuán)在大社礦921102、921203工作面和梧桐莊礦182211工作面試驗(yàn)覆巖離層注漿充填技術(shù)，即通過(guò)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(shí)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(duì)地表建筑物的影響，對(duì)其實(shí)現(xiàn)有效保護(hù)，釋放其保護(hù)煤柱壓覆的煤炭資源。
該集團(tuán)集團(tuán)組織相關(guān)技術(shù)人員與中國(guó)礦業(yè)大學(xué)專(zhuān)家、共同開(kāi)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(shí)機(jī)的把握、注漿壓力、擴(kuò)散范圍的控制以及注漿材料選擇等各個(gè)技術(shù)環(huán)節(jié)，對(duì)工程監(jiān)測(cè)、項(xiàng)目管控、效果評(píng)價(jià)形成了一套系統(tǒng)的控制流程和方法，既滿(mǎn)足了對(duì)建筑物保護(hù)的沉陷控制要求，同時(shí)也實(shí)現(xiàn)了村莊等不搬遷條件下煤炭資源的安全開(kāi)采。
經(jīng)濟(jì)社會(huì)效益“雙豐收”
實(shí)踐是最好的答案。
作為峰峰集團(tuán)首個(gè)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(wàn)噸，采出壓覆煤炭資源53.1萬(wàn)噸，創(chuàng)效兩個(gè)多億；921203工作面最高日產(chǎn)1800噸，最高月產(chǎn)4.0萬(wàn)噸，工作面采出壓覆煤炭資源16.07萬(wàn)噸。梧桐莊礦182211工作面釋放煤量37萬(wàn)噸，創(chuàng)效7個(gè)多億。
通過(guò)在梧桐莊礦和大社礦實(shí)施覆巖隔離注漿充填技術(shù)，有效保護(hù)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(kāi)采方法不能解決的“三下”壓煤開(kāi)采問(wèn)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(shí)能夠減少耕地?fù)p失，實(shí)現(xiàn)資源開(kāi)采和地方地方經(jīng)濟(jì)的協(xié)調(diào)發(fā)展，能取得巨大的社會(huì)效益。
峰峰集團(tuán)覆巖隔離注漿充填“三下”壓煤開(kāi)采成功，為破解“三下”壓煤開(kāi)采難題帶來(lái)了新突破。而且此項(xiàng)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(wú)需任何井下工程，是目前煤炭充填開(kāi)采技術(shù)中充填成本低、開(kāi)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，實(shí)現(xiàn)了高效低成本充填采煤技術(shù)的重大進(jìn)步。
目前，該集團(tuán)正在梧桐莊礦182211N和182605工作面繼續(xù)實(shí)施覆巖隔離注漿充填試驗(yàn)。
（峰峰集團(tuán)新聞中心 趙苗）