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(shù)，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(zhǎng)了礦井服務(wù)年限，增加了瓦斯抽采量，對(duì)礦區(qū)生態(tài)環(huán)境保護(hù)和恢復(fù)起到重要作用。近日，筆者走進(jìn)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(shè)計(jì)生產(chǎn)能力500萬(wàn)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(nèi)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(zhì)稀缺資源浪費(fèi)。
對(duì)此，屯蘭礦與中國(guó)煤炭地質(zhì)總局所屬的中煤地生態(tài)環(huán)境科技有限公司合作，應(yīng)用關(guān)鍵層充填項(xiàng)目解決“三下”壓煤難題。該項(xiàng)目采用離層注漿充填開采技術(shù)，利用地層在采動(dòng)過后下沉運(yùn)動(dòng)的離層現(xiàn)象，通過注入充填漿液，人為干預(yù)煤炭開采后地層的下沉運(yùn)動(dòng)，并在該礦22301工作面作為試點(diǎn)，率先試用。
充填技術(shù)落地開花
22301工作面是一個(gè)智能化工作面，主采2號(hào)煤層。屯蘭礦利用關(guān)鍵層充填項(xiàng)目不僅可以保護(hù)這些地面設(shè)施不被破壞，而且將解放出118萬(wàn)噸優(yōu)質(zhì)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(shè)，經(jīng)過一周試運(yùn)轉(zhuǎn)，11月29日正式開始注漿，日注漿量達(dá)3000噸至4000噸，截至12月中旬，注漿總量近5萬(wàn)噸。
中煤地生態(tài)環(huán)境科技有限公司技術(shù)人員介紹，離層注漿充填開采技術(shù)利用巖層移動(dòng)過程中覆巖內(nèi)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(duì)下部巖層起到壓實(shí)作用，從而加大離層空隙，經(jīng)脫水壓實(shí)后的充填漿體對(duì)上覆巖層產(chǎn)生支撐作用，減緩巖層移動(dòng)向地表的傳播，對(duì)地表塌陷進(jìn)行有效控制，保證地表構(gòu)筑物不被破壞。
這一技術(shù)操作簡(jiǎn)單、方便。技術(shù)體系包括上料系統(tǒng)、制漿系統(tǒng)、輸送系統(tǒng)三部分。技術(shù)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(jī)制作成漿液，然后再輸入攪拌池?cái)嚢瑁瑪嚢杈鶆虻臐{液進(jìn)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(jì)算機(jī)綜合控制柜控制，并實(shí)時(shí)顯示所有數(shù)據(jù)。
“這一技術(shù)在山西焦煤集團(tuán)、西山煤電公司首次應(yīng)用，是集團(tuán)和公司踐行綠色發(fā)展的首推項(xiàng)目，也是集團(tuán)和公司2020年的重點(diǎn)工程之一。該技術(shù)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(shù)回到井下;采煤時(shí)產(chǎn)生的瓦斯，經(jīng)瓦斯泵站輸送到電廠進(jìn)行發(fā)電，然后電廠發(fā)的電用于井下生產(chǎn)，實(shí)現(xiàn)了應(yīng)采盡采，吃干榨凈，綠色開采。”該礦技術(shù)創(chuàng)新辦公室主任劉亞軍說，“與其他傳統(tǒng)充填開采技術(shù)相比，該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)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(xiàng)目落地后，用什么材料進(jìn)行充填成為擺在屯蘭礦面前的一道難題。經(jīng)過調(diào)研，該礦礦長(zhǎng)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(nèi)，部分粉煤灰運(yùn)往水泥廠制成水泥，剩余絕大多數(shù)粉煤灰填入溝谷進(jìn)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(jìn)了粉煤灰，制成充填材料。一時(shí)間，粉煤灰成了香餑餑。”
該項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人王艾軍給筆者算了一筆賬，使用離層注漿充填開采技術(shù)后，該礦可獲得資源稅減免3163萬(wàn)元，節(jié)約礦井水處理費(fèi)700多萬(wàn)元，同時(shí)也為興能電廠節(jié)約粉煤灰處理費(fèi)2200多萬(wàn)元，最主要的是解放了壓煤118萬(wàn)噸，按當(dāng)前市場(chǎng)價(jià)格來算，綜合效益近8億元。(孫青林)
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