2020年，山西焦煤西山煤電公司屯蘭礦采用離層注漿充填開采技術，不僅解決了該礦“三下”壓煤、固廢處理、礦井水處理等問題，而且延長了礦井服務年限，增加了瓦斯抽采量，對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護和恢復起到重要作用。近日，筆者走進屯蘭礦，一探究竟。
解放稀缺資源
屯蘭礦距離山西省太原市約60公里，是山西焦煤西山煤電公司的主力礦井，年設計生產(chǎn)能力500萬噸，主產(chǎn)焦煤、肥煤、瘦煤，其中焦煤、肥煤是世界稀缺資源。這些稀缺資源被井田范圍內的汾河支流原平河、屯蘭河和自備鐵路、環(huán)城高速(規(guī)劃)“兩河兩路”壓覆著，不僅阻礙了該礦采煤工作面的正常布置，而且造成優(yōu)質稀缺資源浪費。
對此，屯蘭礦與中國煤炭地質總局所屬的中煤地生態(tài)環(huán)境科技有限公司合作，應用關鍵層充填項目解決“三下”壓煤難題。該項目采用離層注漿充填開采技術，利用地層在采動過后下沉運動的離層現(xiàn)象，通過注入充填漿液，人為干預煤炭開采后地層的下沉運動，并在該礦22301工作面作為試點，率先試用。
充填技術落地開花
22301工作面是一個智能化工作面，主采2號煤層。屯蘭礦利用關鍵層充填項目不僅可以保護這些地面設施不被破壞，而且將解放出118萬噸優(yōu)質稀缺資源。
中煤地生態(tài)環(huán)境科技有限公司于去年8月中旬開始施工，10月23日完成地面系統(tǒng)全部建設，經(jīng)過一周試運轉，11月29日正式開始注漿，日注漿量達3000噸至4000噸，截至12月中旬，注漿總量近5萬噸。
中煤地生態(tài)環(huán)境科技有限公司技術人員介紹，離層注漿充填開采技術利用巖層移動過程中覆巖內形成的離層空隙，從地面布置鉆孔將充填漿液高壓注入離層空隙，高壓漿液對下部巖層起到壓實作用，從而加大離層空隙，經(jīng)脫水壓實后的充填漿體對上覆巖層產(chǎn)生支撐作用，減緩巖層移動向地表的傳播，對地表塌陷進行有效控制，保證地表構筑物不被破壞。
這一技術操作簡單、方便。技術體系包括上料系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)三部分。技術人員利用鏟車將充填料放入漏斗，通過管狀皮帶灌入制漿機制作成漿液，然后再輸入攪拌池攪拌，攪拌均勻的漿液進入注漿泵，最后通過注漿管路灌入離層空隙。整套工藝流程由計算機綜合控制柜控制，并實時顯示所有數(shù)據(jù)。
“這一技術在山西焦煤集團、西山煤電公司首次應用，是集團和公司踐行綠色發(fā)展的首推項目，也是集團和公司2020年的重點工程之一。該技術形成了兩條循環(huán)鏈，礦上生產(chǎn)的原煤經(jīng)洗選后，排出的廢棄物粉煤灰通過這一技術回到井下;采煤時產(chǎn)生的瓦斯，經(jīng)瓦斯泵站輸送到電廠進行發(fā)電，然后電廠發(fā)的電用于井下生產(chǎn)，實現(xiàn)了應采盡采，吃干榨凈，綠色開采。”該礦技術創(chuàng)新辦公室主任劉亞軍說，“與其他傳統(tǒng)充填開采技術相比，該技術的優(yōu)點在于初期投資小、采充互不影響、成本低、效益高、回采率高。”
廢棄物成了香餑餑
項目落地后，用什么材料進行充填成為擺在屯蘭礦面前的一道難題。經(jīng)過調研，該礦礦長曹俊文發(fā)現(xiàn)，西山煤電公司所屬的興能電廠每年要產(chǎn)生大量粉煤灰。該電廠位于屯蘭礦井田范圍內，部分粉煤灰運往水泥廠制成水泥，剩余絕大多數(shù)粉煤灰填入溝谷進行處理。而固廢處理問題成為該電廠的一件頭疼事兒，每年需要投入大量的人力、物力處理粉煤灰。
“我們將興能電廠的粉煤灰充填到井下離層空隙，不僅可以將粉煤灰變廢為寶，而且還能滿足井下充填材料的需求。”曹俊文說，“為此，我們引進了粉煤灰，制成充填材料。一時間，粉煤灰成了香餑餑�！�
該項目總負責人王艾軍給筆者算了一筆賬，使用離層注漿充填開采技術后，該礦可獲得資源稅減免3163萬元，節(jié)約礦井水處理費700多萬元，同時也為興能電廠節(jié)約粉煤灰處理費2200多萬元，最主要的是解放了壓煤118萬噸，按當前市場價格來算，綜合效益近8億元。(孫青林)
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