稿件来源：《中国煤炭报》4版
冀中能源峰峰集团大社矿应用绿色采煤方式解放“三下压煤”
地面选好关键层注浆充填“压下托上”
“我们通过进一步优化设计和应用覆岩离层注浆充填技术，将921104工作面42万吨可采储量变成103万吨的实际储量。”近日的一个早会上，冀中能源峰峰集团大社矿矿长申扎根向大家宣布了这一好消息。
大社矿已有65年开采历史，采掘接续问题日益突出。建筑物下、水体下和铁路下压煤开采，一直是制约生产的“拦路虎”。对此，大社矿与中国矿业大学“岩层移动与绿色开采”课题组合作，应用覆岩离层注浆充填开采技术，缓解采掘接续压力。
应用新技术开采压覆煤炭
“921102工作面在大淑村村庄保护煤柱范围内，压覆煤炭资源多，开采影响民房数量也多。若采用传统的长壁垮落法开采煤炭，将对建筑物造成严重破坏。如果不开采建筑物下的压覆煤炭，势必会造成资源浪费，影响正常采掘接续。”时任大社矿总工程师任立武说。
据了解，2020年，大社矿各类保护煤柱压煤量近1800万吨，其中村庄压煤量达1387.2万吨，大淑村煤柱压煤资源量达1134.4万吨。
2020年4月，大社矿在921102工作面首次采用了覆岩离层注浆充填开采技术。“覆岩离层注浆充填开采技术即在开采过程中，找出控制地表沉陷的关键层，超前采用向关键层裂隙高压注浆的方式，对层体进行压实注浆充填，将关键层下方碎胀的岩体压实形成支撑体，起到‘压下托上’的作用，确保上覆岩层不破断，从而有效解决因采煤导致的地面沉陷问题，保障地面建筑物安全，达到不迁村开采的目的。”申扎根说。
“应用覆岩离层注浆充填开采技术，仅需在地面建设充填泵站、铺设注浆管路、施工地面钻孔即可，无需任何井下工程。该技术是目前煤炭充填开采技术中充填成本低、开采效率高、水资源和建筑物保护效果较好的一种绿色采煤方法，可有效解决矿区迁村采煤难度大、费用高，企业和地方群众关系复杂的难题，符合我矿高效率、低成本充填采煤的实际需求。”大社矿技术部负责人赵勇说。
921102工作面位于三水平十一盘区，倾斜长度为158米，走向长度为750米，主要开采煤层为2号煤层，地质条件复杂，裂隙发育。
“我们在该工作面共施工布置了7个钻孔，其中4个定向孔、3个垂直孔，严格按照覆岩离层注浆工程设计施工方案进行施工，注浆效果显著。”赵勇说。
施工过程中，他们借助在地表布置的3条观测线，实时监测地表变形情况，及时调整注浆计划。2021年10月，921102工作面回采结束时，地面建筑物损害程度保持在安全标准范围内，减沉效果明显。同时，921102工作面采出压覆煤炭资源53.1万吨，创造经济效益超2亿元。
创新覆岩离层注浆技术方法
尽管有了921102工作面成功应用的经验，可921103工作面一条较大断层的出现，让覆岩离层注浆充填开采技术的应用面临一次前所未有的挑战。
这条断层落差达4米至16米，对上覆岩层完整性影响较大。前期施工的4个钻孔多数布置在断层上盘，对上覆岩层离层孔间加固较多，而对断层下盘区域充填不足，导致部分监测点下沉速率较大。
“我们充分结合实际情况，重新加设钻孔，对下沉速率大的区域进行特殊加固，有针对性地加固断层下盘，使断层上盘下盘都得到加固，有效保障了覆岩离层注浆效果。”覆岩离层注浆充填开采工程项目技术负责人刘义永说。
据了解，大社矿创新覆岩离层注浆充填开采技术方法，不仅有效掌握关键层判别、注浆层位选择、注浆时机把握、注浆压力和扩散范围控制以及注浆材料选择等环节，而且在工程监测、项目管控、效果评价等方面形成了一套系统的控制流程和方法，满足了对建筑物保护的沉陷控制要求，实现“三下”煤炭资源安全绿色开采新突破。
截至目前，大社矿已先后在921102工作面、921203工作面、921103工作面和921104工作面应用覆岩离层注浆充填开采技术。大社矿“三下”采煤量占总产量的比例呈逐年上升趋势，从最初的30%提升到如今的60%左右。
“下一步，我们将陆续在村庄保护煤柱下的921202工作面、921206工作面、921208工作面等应用覆岩离层注浆充填开采技术，预计增加煤炭可采储量320万吨。”申扎根说。（魏海霞）