煤炭資源綠色開(kāi)采技術(shù)是煤炭行業(yè)綠色轉(zhuǎn)型的重要環(huán)節(jié)。近年來(lái)山西焦煤山煤國(guó)際（以下簡(jiǎn)稱(chēng)“山煤國(guó)際”）霍爾辛赫煤業(yè)依托覆巖離層注漿充填技術(shù),，成功研發(fā)出一套適用于其地質(zhì)構(gòu)造的工藝，有效解決了“三下”壓煤（即被建筑物,、水體,、鐵路及主要井巷下方壓住的煤炭資源）開(kāi)采及煤矸石處置兩大難題。近日,，科技日?qǐng)?bào)記者走進(jìn)霍爾辛赫煤業(yè),，深入了解這一綠色開(kāi)采背后的技術(shù)成果。
一項(xiàng)技術(shù)攻克兩大難題
作為山煤國(guó)際的主力動(dòng)力煤生產(chǎn)礦井,，霍爾辛赫煤業(yè)是山西焦煤能源保供的重要單位之一,，年生產(chǎn)能力達(dá)400萬(wàn)噸。其井田上分布著42個(gè)大小不一的村落,、焦化廠、加油站等建筑物,、構(gòu)筑物,，“三下”壓煤儲(chǔ)量相當(dāng)可觀。
“若能充分開(kāi)采這些煤炭資源,，意義重大,，影響深遠(yuǎn)?！被魻栃梁彰簶I(yè)黨委書(shū)記,、董事長(zhǎng)李建功說(shuō)。
經(jīng)過(guò)多次調(diào)研,，覆巖離層注漿充填技術(shù)進(jìn)入了他們的視野,。李建功介紹，該技術(shù)將粉煤灰或煤矸石漿液等工業(yè)固廢作為充填物,，注入井下離層空間,。離層是煤炭開(kāi)采導(dǎo)致煤層上端巖層塌陷而形成的空間。該技術(shù)的核心在于巖層中必須存在一個(gè)關(guān)鍵層,，與塌陷層形成較大的離層空間,，通過(guò)充填與關(guān)鍵層構(gòu)成“柱+板”的穩(wěn)定結(jié)構(gòu),，而霍爾辛赫煤業(yè)的地質(zhì)條件恰好符合這一特征。
此外,，這一工藝還能有效解決霍爾辛赫煤業(yè)的固廢處置難題,，實(shí)現(xiàn)“變廢為寶”，消化該公司每年產(chǎn)生的一部分煤矸石及尾煤泥,。
自2020年起,，該公司依托山西焦煤、山煤國(guó)際技術(shù)中心及博士后工作站資源,，組建了專(zhuān)項(xiàng)科研團(tuán)隊(duì),，并聯(lián)合第三方構(gòu)建產(chǎn)學(xué)研一體化鏈條，探索出“科技創(chuàng)新+工程設(shè)計(jì)+第三方數(shù)據(jù)檢測(cè)”的技術(shù)創(chuàng)新模式,，聚焦技術(shù)難點(diǎn)全力攻關(guān),。在充分的前期調(diào)研、理論論證和大量試驗(yàn)后,，霍爾辛赫煤業(yè)選擇在壓覆于廢棄焦化廠,、鄉(xiāng)村道路等建筑物、構(gòu)筑物下的3501工作面進(jìn)行試點(diǎn),。
選址,、征地、辦理手續(xù)……一系列前期工作完成后,，2022年,，該公司啟動(dòng)了注漿站施工項(xiàng)目，并于當(dāng)年2月開(kāi)始注漿與采煤同步作業(yè),。4個(gè)月后,，3501工作面成功回收“三下”壓煤資源47.5萬(wàn)噸，消化粉煤灰43萬(wàn)噸,，處理礦井廢水30萬(wàn)噸,。這一成果標(biāo)志著覆巖離層注漿充填技術(shù)在霍爾辛赫煤業(yè)取得了成功。
多年攻關(guān)實(shí)現(xiàn)三代迭新
從2020年論證調(diào)研到目前3個(gè)工作面成功開(kāi)采,，霍爾辛赫煤業(yè)的覆巖離層注漿充填技術(shù)實(shí)現(xiàn)了三代迭新,。
記者了解到，包括霍爾辛赫煤業(yè)在內(nèi)的山西省“三下”壓煤賦存均呈現(xiàn)出復(fù)雜多樣的特征,。這使得該公司在初期引進(jìn)充填工藝時(shí)面臨巨大的技術(shù)挑戰(zhàn),。如何讓復(fù)雜的地質(zhì)條件變得簡(jiǎn)單可控，成為他們初期技術(shù)攻關(guān)的主要方向,。
通過(guò)理論分析和數(shù)值模擬,，以3501工作面為試點(diǎn)，該公司提出了全過(guò)程地表沉陷“四區(qū)”控制模型，將采區(qū)精確劃分為常規(guī)區(qū),、過(guò)渡區(qū),、注漿區(qū)和控制區(qū)。通過(guò)分區(qū)治理,、精準(zhǔn)控制,，再輔以單孔提級(jí)注漿，一舉攻克了復(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)覆巖離層注漿充填技術(shù)1.0版,。
3501工作面的成功回采，為第二個(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)了新的難題：由于開(kāi)采模式的局限性,，注入的漿液總是偏離既定區(qū)域。這一難題導(dǎo)致注漿量和注采比均居高不下,。如何控制注漿量,，降低注漿成本，再次難住了技術(shù)團(tuán)隊(duì),。經(jīng)過(guò)一輪又一輪的研討,、論證和試驗(yàn)，他們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”,，使?jié){液不再偏離。經(jīng)過(guò)一年多的技術(shù)實(shí)施,，到2023年10月回采完成時(shí),，第二個(gè)試點(diǎn)的注漿量成功減少了9萬(wàn)噸，注采比降低了0.2,，覆巖離層注漿充填技術(shù)2.0版本正式落地,。
3801工作面壓覆于石油加油站下?！芭c其他建筑物相比，加油站對(duì)地表穩(wěn)定性的要求更高,，充填開(kāi)采難度呈指數(shù)級(jí)增長(zhǎng),。”該公司生產(chǎn)技術(shù)部部長(zhǎng)刁懷斌說(shuō),。為此,，技術(shù)團(tuán)隊(duì)建成了集制漿、注漿與沉陷控制效果于一體的綜合監(jiān)控體系,，發(fā)明了建構(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，建立了遠(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(cè)戰(zhàn)勝地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn),，解決了充填難題，形成了關(guān)鍵技術(shù)3.0版,。
李建功表示,，在該技術(shù)的助力下，霍爾辛赫煤業(yè)形成了“采煤不見(jiàn)煤,、矸石不出礦,、三廢零排放”的綠色發(fā)展格局。多年來(lái),，該公司累計(jì)處置煤矸石,、尾煤泥、粉煤灰290余萬(wàn)噸,。（通訊員 梁利惠 本報(bào)記者 韓 榮）
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