◎孙青林
“使用离层注浆充填开采技术后，矿井可获得资源税减免3163万元，节约矿井水处理费700多万元，同时也为兴能电厂节约粉煤灰处理费2200多万元，最主要的是解放了压煤118万吨，按当前市场价格来算，综合效益近8亿元。”7月20日，山西焦煤西山煤电公司屯兰矿离层注浆充填开采技术项目总负责人王艾军激动地给笔者算了一笔账。
图1：地面智能控制平台
屯兰矿距离山西省太原市约60公里，是山西焦煤西山煤电公司的主力矿井，年设计生产能力500万吨，主产焦煤、肥煤、瘦煤，其中焦煤、肥煤是世界稀缺资源。这些稀缺资源被井田范围内的汾河支流原平河、屯兰河和自备铁路、环城高速（规划）“两河两路”压覆着，不仅阻碍了该矿采煤工作面的正常布置，而且造成优质稀缺资源浪费。对此，屯兰矿与中国煤炭地质总局所属的中煤地生态环境科技有限公司合作，应用关键层充填项目解决“三下（建筑物下、铁路下、水体下）”压煤难题。该项目采用离层注浆充填开采技术，利用地层在采动过后下沉运动的离层现象，通过注入充填浆液，人为干预煤炭开采后地层的下沉运动，并在该矿22301工作面作为试点，率先试用。
22301工作面是一个智能化工作面，主采2号煤层。该工作面区域内有屯马35千伏二回路、兴能电厂粉煤灰运输皮带和西山煤电粉煤灰综合利用项目工厂等。屯兰矿利用关键层充填项目不仅可以保护这些地面设施不被破坏，而且将解放出118万吨优质稀缺资源。中煤地生态环境科技有限公司于去年8月中旬开始施工，10月23日完成地面系统全部建设，经过一周试运转，11月29日正式开始注浆，日注浆量达3000吨至4000吨。
该公司技术人员介绍，离层注浆充填开采技术利用岩层移动过程中覆岩内形成的离层空隙，从地面布置钻孔，采用覆岩离层区注浆充填技术，对采煤引起的上覆岩层中的离层空间进行高压注浆充填，将充填浆液高压注入离层空隙，高压浆液对下部岩层起到压实作用，也就是在采空区中部人为制造一定宽度的压实区，形成一种有效的“覆岩结构-隔离煤柱-充填压实区”的柱式承载结构，从而加大离层空隙。经脱水压实后的充填浆体对上覆岩层产生支撑作用，减缓岩层移动向地表的传播，对地表塌陷进行有效控制，保证地表构筑物不被破坏。
图2：制浆机将粉煤灰制成充填浆液
该技术操作简单、方便。技术体系包括上料系统、制浆系统、输送系统三部分。技术人员利用铲车将充填料放入漏斗，通过管状皮带灌入制浆机制作成浆液，然后再输入搅拌池搅拌，搅拌均匀的浆液进入注浆泵，最后通过注浆管路灌入离层空隙。整套工艺流程由计算机综合控制柜控制，并实时显示所有数据。“该技术形成了两条循环链，矿上生产的原煤经选煤厂洗选后，中煤供电厂发电，电厂排出的废弃物粉煤灰通过这一技术回到井下；采煤时产生的瓦斯，经瓦斯泵站输送到电厂进行发电，然后电厂发的电用于井下生产，实现了应采尽采，吃干榨净，绿色开采。”该矿技术创新办公室主任刘亚军说，“与其他传统充填开采技术相比，该技术的优点在于初期投资小、采充互不影响、成本低、效益高、回采率高。”
离层注浆充填开采技术的成功运用，不仅解决了该矿“三下”压煤、固废处理、矿井水处理等问题，而且延长了矿井服务年限，增加了瓦斯抽采量，对矿区生态环境保护和恢复起到重要作用，真正实现绿色开采。同时，为该矿后续两河两路下压煤的安全高效开采提供技术经验，预计在全矿推广运用后，将解放2000万吨优质焦煤，延长矿井寿命5年以上。
图3：地面注浆泵站
