稿件來源：中(zhong)國煤(mei)炭(tan)報

變被動應(ying)對(dui)為主動治(zhi)理

——冀中能源峰(feng)峰(feng)集團大社礦采(cai)用超前長壁注漿法治理片幫冒頂側記

“得抓(zhua)緊時間打完這(zhe)組長壁注漿孔，更有(you)效地防(fang)治煤壁片幫。”扛起鉆具，李(li)振明(ming)走得飛快(kuai)。他要趕在下班前，打完最后(hou)一組注漿孔。

李振明是冀(ji)中能源峰(feng)峰(feng)集(ji)團(tuan)大社礦一(yi)采區班(ban)長。自從采用了超前長壁(bi)注漿法治理片幫(bang)冒(mao)頂，他們的工效提高了，干勁也更(geng)足了。

超前(qian)長壁(bi)注漿法是大社(she)礦應用于極破碎厚煤層回(hui)采(cai)(cai)工(gong)(gong)(gong)作面的一種全(quan)新(xin)生產工(gong)(gong)(gong)藝(yi)。這(zhe)在冀(ji)(ji)中(zhong)能源集團尚屬首家(jia)。此(ci)法不(bu)僅簡(jian)化了(le)(le)工(gong)(gong)(gong)序流程，還有效(xiao)減小了(le)(le)工(gong)(gong)(gong)作面干(gan)擾，特別是在工(gong)(gong)(gong)作面頂板治理、提升回(hui)采(cai)(cai)效(xiao)率(lv)方面具有較高應用價值。在日前(qian)召開的冀(ji)(ji)中(zhong)能源 2024 年度科學技術大會上，大社(she)礦主導實施(shi)的“頂幫片冒采(cai)(cai)煤工(gong)(gong)(gong)作面超前(qian)長壁(bi)注漿治理研究與應用”項(xiang)目從 177項(xiang)創(chuang)新(xin)成果中(zhong)脫穎而出，獲得(de)創(chuang)新(xin)獎。

老方法已不適應(ying)新(xin)情況(kuang)

“工作面片幫、冒(mao)頂與地質(zhi)條件有直接關系。”談及地壓，大(da)社礦生(sheng)產技術(shu)部主管(guan)技術(shu)員王言波說(shuo)。

大(da)社礦有 65 年(nian)開采史，目前已(yi)進(jin)入生產末期。前期開采帶來的地(di)(di)質擾動，造成井下巷(xiang)道位移、彎(wan)曲，甚至影響(xiang)地(di)(di)表的穩定性。

王言波認為，普(pu)遍采用地面注(zhu)漿(jiang)方式實施的(de)瓦斯區域治理工程，對(dui)回采工作(zuo)面頂板(ban)安全(quan)也(ye)有(you)直接影(ying)響。“每(mei)天注(zhu)入近 4000 噸水與粉(fen)煤灰的(de)混合漿(jiang)料，經年累月產生的(de)壓力自然而然作(zuo)用于煤層(ceng)，增大了頂板(ban)負荷及巷(xiang)道(dao)地壓。”王言波說。

921103 工作面是大社礦主采工作面，長度(du)近 150 米(mi)(mi)，設計采用 100 架(jia)(jia)液壓支架(jia)(jia)。受區(qu)域地(di)質條件影響，在(zai)第 60 架(jia)(jia)支架(jia)(jia)至第 100 架(jia)(jia)支架(jia)(jia)的(de)60 米(mi)(mi)范圍內，出現經常性碎砟片(pian)幫(bang)，導致月推采只有 25 米(mi)(mi)。

“支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)(jia)上留(liu)不住砟(zha)、留(liu)不住煤，造成大面(mian)積倒架(jia)(jia)(jia)歪架(jia)(jia)(jia)，增加(jia)了(le)回采(cai)過程中的拉架(jia)(jia)(jia)難度(du)。”大社礦一采(cai)區(qu)主管技術的副區(qu)長胡斌說，以往處(chu)理(li)此(ci)類片幫溜砟(zha)，主要采(cai)用及時移(yi)架(jia)(jia)(jia)支(zhi)(zhi)護(hu)(hu)頂板(ban)、提高支(zhi)(zhi)架(jia)(jia)(jia)初撐(cheng)力和支(zhi)(zhi)護(hu)(hu)阻力、提高煤壁煤體強度(du)等被(bei)動應對的處(chu)理(li)方式，“出了(le)大力、流了(le)大汗，收(shou)效甚微”。

王言波表示，為提高工作面煤(mei)體(ti)強度，幾年前(qian)，他們引入業(ye)內廣泛應用(yong)(yong)的使用(yong)(yong)化學材料(liao)(liao)注漿(jiang)(jiang)的工作面短壁注漿(jiang)(jiang)法治理(li)片幫(bang)冒頂。只需(xu)在煤(mei)壁、頂板鉆出的注漿(jiang)(jiang)口內注入化學漿(jiang)(jiang)料(liao)(liao)，30 分鐘(zhong)(zhong)至(zhi) 60 分鐘(zhong)(zhong)就(jiu)能反應、凝固，進而穩定煤(mei)層壓力。

但在(zai)實際應用(yong)中(zhong)，胡(hu)(hu)斌(bin)發(fa)現了種種弊端(duan)。“一是化學(xue)漿(jiang)(jiang)料成本過高(gao)，每(mei)噸售價超過 2 萬(wan)元；二是只能利用(yong)設備檢修時間在(zai)工作(zuo)面(mian)注漿(jiang)(jiang)作(zuo)業，無法與(yu)生產班(ban)(ban)組平行施工，且治(zhi)理區域面(mian)積小，僅能加固工作(zuo)面(mian)前深度 4 米左右的(de)(de)煤(mei)體；三(san)是在(zai)井下限(xian)員情(qing)況下，每(mei)班(ban)(ban)仍需 3 個作(zuo)業地(di)點 9 人同時作(zuo)業，占用(yong)大量人力。”胡(hu)(hu)斌(bin)坦(tan)言(yan)，化學(xue)注漿(jiang)(jiang)法產生的(de)(de)局部高(gao)溫，有(you)引發(fa)煤(mei)層自燃(ran)的(de)(de)重大安全風險，是急需解(jie)決的(de)(de)難題。

注漿加固(gu)與工作面回采平行作業(ye)

大社礦(kuang)礦(kuang)長申扎根始終詬病這種“兵來將擋、水來土掩”的(de)被(bei)動應對方式(shi)。他試(shi)圖尋找一種既能安全(quan)注漿(jiang)，又能使注漿(jiang)加固與工作面回采平行作業(ye)的(de)新模式(shi)。

“如果將化學(xue)注(zhu)漿(jiang)料更(geng)換為(wei)超細專(zhuan)用水(shui)泥呢？”一次(ci)井下帶班(ban)，申扎根在一處水(shui)泥注(zhu)漿(jiang)治(zhi)水(shui)作業點駐足，扭頭問王言波。

“理論上可(ke)行(xing)，這樣既能(neng)降低材料(liao)成本(ben)，又(you)能(neng)從根本(ben)上杜絕煤體(ti)發熱自(zi)燃。”王言波接(jie)過話茬后若有(you)所思，“不過，仍需一(yi)種能(neng)夠促(cu)其(qi)快速凝固的添(tian)加劑作(zuo)為輔料(liao)。”

大(da)社礦的治(zhi)理(li)思路(lu)被專家(jia)肯定。專家(jia)推薦他(ta)們嘗試用超前長(chang)壁(bi)注漿法治(zhi)理(li)工作面片(pian)幫冒頂(ding)。

所謂超前(qian)長(chang)壁注(zhu)漿法(fa)，即(ji)在平行(xing)于工(gong)作面(mian)前(qian)方煤(mei)(mei)壁 10 米處(chu)開孔(kong)(kong)打(da)鉆。“以 921103 工(gong)作面(mian)為例，該工(gong)作面(mian)煤(mei)(mei)壁片幫冒頂(ding)長(chang)度為 60 米，我們(men)將鉆孔(kong)(kong)深度設定(ding)為65米至70米 。”王言波說，注(zhu)漿初期，他們(men)采用(yong)平行(xing)鉆孔(kong)(kong)進行(xing)注(zhu)漿，由(you)于注(zhu)漿量(liang)較少，鉆孔(kong)(kong)布置較頻繁。為提(ti)高效(xiao)率，中(zhong)期改為斜孔(kong)(kong)注(zhu)漿。在工(gong)作面(mian)臨近結束(shu)時，縮短(duan)超前(qian)距，恢復為平行(xing)鉆孔(kong)(kong)注(zhu)漿。

具體施工(gong)由胡(hu)(hu)(hu)斌完成(cheng)。他將(jiang)鉆孔間距調整為10米，選定“玻璃酸(suan)”為超細(xi)水泥(ni)漿(jiang)(jiang)的凝固輔料。通過初(chu)期(qi)注漿(jiang)(jiang)觀察，胡(hu)(hu)(hu)斌分析認(ren)為，6米至(zhi)8米處(chu)易受采空區頂(ding)板跨落(luo)影(ying)響(xiang)。“我們在鉆孔超前工(gong)作面(mian)煤(mei)壁7米至(zhi)9米處(chu)對裂隙進行注漿(jiang)(jiang)，煤(mei)體、頂(ding)板‘吃’漿(jiang)(jiang)量及凝固效果最佳。”胡(hu)(hu)(hu)斌說。

李振明擺脫了(le)一(yi)成不變的檢修(xiu)班下井作(zuo)業習慣，他將9個(ge)工友分(fen)為3個(ge)班輪換作(zuo)業。

“由于(yu)作業空間大、設備功率(lv)足，1 個注漿(jiang)作業點就能解(jie)決(jue)整個工(gong)作面(mian)的片幫冒頂問題。”李振(zhen)明說，由于(yu)長(chang)壁注漿(jiang)是(shi)在超(chao)前工(gong)作面(mian) 10 米(mi)的運料巷(xiang)作業施(shi)工(gong)，實現了與(yu)采煤班組互不(bu)干擾、平(ping)行作業，還提升了注漿(jiang)效率(lv)及質量(liang)。

“只有在工作面(mian)局部壓力不穩定時，我們才(cai)會將短壁(bi)化學(xue)注漿作為補充處(chu)理措施。”李振明說。

超前長壁注漿法推而(er)廣之

8 月，采(cai)煤區生產(chan)任務超額完成，輕松向前推進了 50 米。礦上給了嘉獎，胡(hu)斌連走路都哼著小曲(qu)兒。閑暇時間，他掰著手(shou)指為(wei)記者算起了賬。

“你看，采用(yong)(yong)短壁注(zhu)漿法的注(zhu)漿費(fei)用(yong)(yong)是(shi)(shi)每米(mi)3萬(wan)(wan)元(yuan)，現在將短壁注(zhu)漿法與超(chao)前(qian)(qian)長壁注(zhu)漿法相結合，注(zhu)漿費(fei)用(yong)(yong)是(shi)(shi)每米(mi)1.4萬(wan)(wan)元(yuan)，算(suan)下來每米(mi)注(zhu)漿費(fei)用(yong)(yong)少投入1.6萬(wan)(wan)元(yuan)。”胡斌講得(de)眉(mei)飛色舞，“還以921103工作面(mian)為例(li)。工作面(mian)月人(ren)工費(fei)用(yong)(yong)是(shi)(shi) 110萬(wan)(wan)元(yuan)，我們測算(suan)采用(yong)(yong)超(chao)前(qian)(qian)長壁注(zhu)漿法后能(neng)夠減少推采時間(jian)3.8 個月，這樣可減少人(ren)工費(fei)用(yong)(yong)418 萬(wan)(wan)元(yuan)。”

為(wei)此事興奮(fen)的還有房(fang)春雨。他是大(da)社礦機(ji)電(dian)科科長(chang)，負責整個礦井原煤、矸石提(ti)(ti)升(sheng)(sheng)工作(zuo)。房(fang)春雨直觀地感受到(dao)，采用超(chao)前(qian)長(chang)壁(bi)注漿工藝(yi)后，提(ti)(ti)升(sheng)(sheng)機(ji)電(dian)費明顯降低(di)了不少。

在房(fang)春(chun)雨看來，采(cai)用此工(gong)藝后，減少(shao)(shao)了工(gong)作面片(pian)幫掉(diao)砟，每(mei)天主、副井減少(shao)(shao)的矸石(shi)提(ti)升量在400噸左右，占總提(ti)升量的 13.4%。“僅此一(yi)項(xiang)，1天就能節省電費 382.7 元。你可別小看這 382.7元，如果按照 921103工(gong)作面減少(shao)(shao)推采(cai)時間 3.8個月計算，總計可以節省電費 4.36 萬元。”房(fang)春(chun)雨說(shuo)。

與之毗鄰的(de)羊(yang)東(dong)礦(kuang)地質構成、煤炭賦存與大(da)社礦(kuang)相似。這(zhe)段時間，峰峰集團(tuan)總工(gong)程師郝永(yong)軍(jun)忙于在羊(yang)東(dong)礦(kuang)推廣超(chao)前長(chang)壁(bi)注(zhu)漿法。“超(chao)前長(chang)壁(bi)注(zhu)漿法開創(chuang)了(le)工(gong)作面煤壁(bi)破(po)碎(sui)治理的(de)新(xin)模式，由被(bei)動處(chu)理轉變為(wei)主動超(chao)前治理，提高了(le)生產安全保(bao)障(zhang)能力，解決(jue)了(le)復雜(za)情況下(xia)破(po)碎(sui)煤體加固(gu)難題(ti)，改善了(le)作業環境，降低了(le)煤壁(bi)片幫傷人幾率。”郝永(yong)軍(jun)表示，該工(gong)藝如在羊(yang)東(dong)礦(kuang)試驗成功(gong)，大(da)社、羊(yang)東(dong) 2 礦(kuang)預(yu)計可減少注(zhu)漿、人工(gong)、材料費(fei)用近 4000 萬元。（王(wang)海）