给地表减沉开出“黄金药方”

在山东省微山县崔庄煤矿注浆指挥中心，监控屏幕上地表沉降数据实时跳动。

长期以来，崔庄煤矿受困于基岩薄、采高大、断层多的地质难题。

“传统开采方式导致矿井周边大片农田积水、多个自然村出现沉降。”崔庄煤矿安全科负责人说。

“去年麦子刚出苗就被水淹了，家里小半年的口粮基本没了。”崔庄村村民老赵蹲在田埂上，指着远处开裂的地面直叹气。

崔庄煤矿压覆煤炭资源占比近五成。按照当前开采速度测算，崔庄煤矿服务年限仅剩10余年。

一边是煤炭资源即将枯竭，一边是大量煤炭资源闲置压覆。如何在“保生计”与“护生态”间破局?

崔庄煤矿决定请“外援”，邀请中煤科工生态环境科技有限公司(以下简称科工生态)覆岩离层注浆技术团队协助破题。

“离层注浆是指地下开采形成的采出空间向地表传递过程中形成可注浆离层空间时，借助专业钻孔设备，将特制浆液精准注入其中。凭借浆液独特的填充和固化等特性，可以有效控制岩层移动。”科工生态项目经理何骞说。

想法虽好，现实却给了何骞当头一棒。进驻崔庄煤矿当天，何骞带队下井实地勘察，发现情况并不乐观。覆岩离层注浆工作面两侧多为实煤体隔离煤柱，且注浆层位较深、可注浆层段较多，具有明显的关键层。但崔庄煤矿埋深浅、基岩薄、采高大，覆岩中并没有明显相对较厚、较硬的岩层，注浆层位有限。

“这里的煤层埋深仅230米，注浆层位距离地表不能太浅，否则地表有跑浆的风险。注浆压力、注浆量过大，可能引起地层劈裂或抬升鼓起;注浆压力、注浆量过小，地表减沉、生态环境保护的作用就会被削弱。”在何骞看来，崔庄煤矿这台“微创手术”并不好做。

“关键层不明显，传统注浆就像在沙堆上盖房子。必须做梯度设计，给岩层穿上‘防护衣’。”在铺满桌面的地质图纸上来回演算了多遍，科工生态覆岩离层注浆技术团队负责人邵红旗提出了“梯度注浆”的解题思路。

“‘梯度注浆’就是根据不同地层的特性，分层次、有梯度地调整注浆材料配比与压力。”邵红旗说。

自此，研发室成为科工生态覆岩离层注浆技术团队的战场。技术骨干晁康的蓝色工装上，总是沾着洗不掉的泥浆。那是无数次注浆试验留下来的。

“这个膨润土和水泥比例不对，凝固速度太慢。或许可以加点速凝剂，但怎么保证长期稳定性?”何骞一边做试验，一边和技术团队成员探讨。

经过反复试验，技术团队终于在浆液凝固速度与长期稳定性之间找到了平衡，调配出“黄金配方”。

破解浆液配比难题后，技术团队将目光投向注浆过程精准控制。

“这是智能注浆管控系统，可根据地层实时反馈数据自动调整参数，实现注浆压力、流量、浓度、时间的动态联动，实现注浆强度的梯度精准调控，提升注浆的科学性和有效性。”邵红旗说。

随着覆岩离层注浆工程的推进，崔庄煤矿发生了肉眼可见的蜕变。

崔庄煤矿地表省道、高压线塔、部分民房等建(构)筑物得到了有效保护，地表省道减沉率在85%以上。

曾经因地面塌陷被迫搬迁的周边村民陆续搬回。“现在推开窗，满眼是绿树青苗，空气里都透着鲜活劲儿。”崔庄煤矿周边村民张大姐说。

技术赋能带来的经济效益同样显著：崔庄煤矿释放压覆煤炭资源107.5万吨，创造直接经济效益7.53亿元。同时，该矿服务年限得以大幅延长，数千名职工的就业问题得到有效解决。

“下一步，我们将着力完善覆岩离层注浆技术体系，强化复杂地质条件下的技术适应性，同步推进智能注浆装备迭代研发，构建涵盖技术规范、设备标准、管理流程的一体化标准体系。”邵红旗说。

来源：中国煤炭报