解決“三下壓煤”難題的霍爾辛赫樣本

繞過山煤國際霍爾辛赫煤業(yè)公司（以下簡稱霍爾辛赫煤業(yè)）主井，不遠(yuǎn)處矗立著一座拱形彩鋼房。走進(jìn)房內(nèi)，一排排工業(yè)設(shè)備高低錯(cuò)落、布置有序，高速運(yùn)轉(zhuǎn)中，轟鳴聲響徹廠房。

這里是霍爾辛赫煤業(yè)煤矸石注漿站，也是該公司推動(dòng)煤炭資源綠色開采技術(shù)革新的“作戰(zhàn)地”。

近年來，該公司引進(jìn)覆巖離層注漿充填技術(shù)，解決了“三下”壓煤開采和煤矸石處置難題。

探索引入覆巖離層注漿充填技術(shù)

霍爾辛赫煤業(yè)是山煤國際公司動(dòng)力煤主力生產(chǎn)礦井，年生產(chǎn)能力400萬噸。

井田上，分布著大小42個(gè)村莊、焦化廠、加油站等建筑物，“三下”壓煤總量可觀。

霍爾辛赫煤業(yè)黨委書記、董事長李建功表示：“如果能把這些煤炭資源都開采出來，對(duì)于提升產(chǎn)能和推動(dòng)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)發(fā)展至關(guān)重要?！?/p>

覆巖離層注漿充填技術(shù)被引入應(yīng)用。該技術(shù)由山西文龍中美環(huán)能科技股份有限公司院士工作站研發(fā)，將工業(yè)固廢作為充填物注入井下離層空間。

從2020年論證調(diào)研到目前3個(gè)工作面煤炭得以開采，5年時(shí)間里，霍爾辛赫煤業(yè)覆巖離層注漿充填技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三代迭新。

山西省“三下”壓煤賦存復(fù)雜多樣，如何讓復(fù)雜地質(zhì)變得簡單可控，成為他們初期技術(shù)攻關(guān)的主要方向。

以3501工作面為試點(diǎn)，該公司提出建立全過程地表沉陷“四區(qū)”控制模型，將采區(qū)精確分為常規(guī)區(qū)、過渡區(qū)、注漿區(qū)和控制區(qū)。通過分區(qū)治理、精準(zhǔn)控制，再輔以單孔提級(jí)注漿，一舉攻克復(fù)雜地形不可預(yù)控的技術(shù)難關(guān)，形成了霍爾辛赫煤業(yè)覆巖離層注漿技術(shù)1.0版。

3501工作面實(shí)現(xiàn)回采，為第2個(gè)試點(diǎn)的注漿充填提供了技術(shù)經(jīng)驗(yàn)，但也隨之出現(xiàn)新的難題：因開采模式的局限性，導(dǎo)致注入的漿液總是偏離既定區(qū)域，使注漿量與注采比均居高不下。

面對(duì)如何控制注漿量，減小注漿成本，技術(shù)團(tuán)隊(duì)提出了帷幕封堵增效技術(shù)——將研發(fā)的自膨脹水泥速凝封堵材料打入特定鉆孔，有效堵住“漏斗”，漿液不再偏離。

歷經(jīng)1年多的技術(shù)實(shí)施，到2023年10月回采完成時(shí)，第2試點(diǎn)的注漿量減少9萬噸，注采比降低0.2，注漿充填2.0版本正式落地。

3801工作面壓覆于加油站下。“相比其他建筑物，加油站對(duì)地表穩(wěn)定性要求更高。加之前期采動(dòng)影響，充填開采難度呈現(xiàn)指數(shù)級(jí)增長?！痹摴旧a(chǎn)技術(shù)部部長刁懷斌說。

這一階段，技術(shù)團(tuán)隊(duì)形成了集制漿、注漿與沉陷控制效果于一體的綜合監(jiān)控體系，掌握了建構(gòu)圖數(shù)字動(dòng)態(tài)安全預(yù)警防護(hù)技術(shù)，提出了地表沉淀控制導(dǎo)向的采注協(xié)同控制方法，建立遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)收集點(diǎn)，以智能控制、精準(zhǔn)動(dòng)態(tài)預(yù)測防范地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)，形成了關(guān)鍵技術(shù)3.0版。

目前，霍爾辛赫煤業(yè)技術(shù)團(tuán)隊(duì)已投入到新一輪的科技攻關(guān)中，致力于離層注漿充填技術(shù)+110工法技術(shù)研究，以實(shí)現(xiàn)井下資源“顆粒歸倉”。

累計(jì)釋放壓覆煤量370多萬噸

截至目前，該公司已累計(jì)釋放礦井壓覆煤量370多萬噸，創(chuàng)造直接經(jīng)濟(jì)效益約11.2億元，已形成2個(gè)采面、2個(gè)備采面，生產(chǎn)接續(xù)順暢有序。

“覆巖離層注漿充填技術(shù)可有效控制采空區(qū)地表，實(shí)現(xiàn)源頭止損，有效解決煤礦開采中的地表沉陷控制、煤基固廢處置、水資源保護(hù)、采動(dòng)礦震防治等多個(gè)工程難題?！崩罱ü榻B。

如今，在該技術(shù)的助力下，霍爾辛赫煤業(yè)形成“采煤不見煤、矸石不出礦、三廢零排放”的綠色發(fā)展格局。

霍爾辛赫煤業(yè)累計(jì)處置煤矸石、尾煤泥、粉煤灰290余萬噸。經(jīng)監(jiān)測驗(yàn)收，壓覆建筑物的傾斜、曲率等變形指標(biāo)均滿足國家對(duì)建筑物一級(jí)保護(hù)等級(jí)的規(guī)定要求。

走進(jìn)煤矸石注漿集控室，電子大屏顯示著各環(huán)節(jié)作業(yè)情況和工藝動(dòng)圖，不僅能夠集成監(jiān)控各個(gè)環(huán)節(jié)的作業(yè)情況，還清晰地顯示煤矸石離層注漿充填工藝動(dòng)圖。

李建功表示，下一步，他們將積極推動(dòng)新技術(shù)和綠色發(fā)展深度融合。

據(jù)了解，“大宗煤基固廢利用與采注協(xié)同綠色開采關(guān)鍵技術(shù)及示范”與“采注協(xié)同綠色開采與建筑物數(shù)智預(yù)警防護(hù)關(guān)鍵技術(shù)及示范”兩項(xiàng)技術(shù)經(jīng)中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)鑒定，均達(dá)到國際領(lǐng)先水平。

作者：梁利惠 版面編輯：杜明陽

來源：中國煤炭報(bào)

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