7月的川東，華鎣山的褶皺在云霧中若隱若現(xiàn)。在地層深處，川煤集團綠水洞煤礦3223工作面的采煤機發(fā)出低沉轟鳴聲。

與以往不同的是，這臺鋼鐵巨獸不再被斷層“卡脖子”。利用自主研發(fā)的急傾斜綜采工作面復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造探測與治理技術(shù)，綠水洞煤礦在破碎的巖層里蹚出了一條安全高效開采路。

煤炭開采難度大

“如今的煤層，開采難度越來越大。”站在3223工作面機巷口，綠水洞煤礦總工程師汪勝凝視著巷道頂部縱橫的裂隙，不禁感慨道。

經(jīng)過40多年的開采，綠水洞煤礦的優(yōu)質(zhì)資源已然枯竭，現(xiàn)今的開采重心不得不轉(zhuǎn)向賦存條件更為復(fù)雜的難采煤層。這些煤層的傾角普遍超過40度，斷層與陷落柱如同潛伏的“暗礁”，密集分布于煤層中。破碎的煤層頂板使得片幫、冒落等現(xiàn)象頻繁發(fā)生，猶如達摩克利斯之劍，時刻懸在每一位職工的頭頂。

“以往，一旦遭遇3米以上的斷層，我們別無選擇，只能采取跳采的方式——放棄這塊資源，重新開辟切眼、安裝設(shè)備。”汪勝惋惜地表示，這種“割肉式”開采，不僅嚴重浪費資源，還讓煤礦陷入“采3個月、搬3個月、裝3個月”的惡性循環(huán)。

近年來，3223工作面揭露的F3斷層落差高達3.2米。倘若沿用傳統(tǒng)方法，該礦將損失20多萬噸優(yōu)質(zhì)主焦煤。

另外，該礦采掘失調(diào)問題日益凸顯，面臨著“無煤可采”的生存危機。

給煤層做CT

頂著巨大的壓力，一支匯聚地質(zhì)專家、鉆探能手與專業(yè)技術(shù)人才的精英團隊，懷揣著為煤層做CT的堅定決心，毅然進駐3223工作面。

“采用傳統(tǒng)的物探技術(shù)，如同在黑暗中用手電筒照亮黑箱，如今我們打出了‘組合拳’。”急傾斜綜采工作面復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造探測與治理技術(shù)負責人曾雨蹲在巷道壁前，指著那張布滿紅藍色塊的圖紙解釋道，“我們采用槽波地震儀為煤層進行CT掃描，通過分析地震波能量的衰減情況來判斷地質(zhì)構(gòu)造，隨后利用反射槽波技術(shù)‘鎖定’斷層邊界，就像利用B超技術(shù)精準定位腫瘤位置一樣。”

職工在急傾斜工作面檢修設(shè)備

然而，僅有“影像”資料遠遠不夠。該團隊基于補充的基礎(chǔ)數(shù)據(jù)，還打了37個探查鉆孔，其中最深的一個達91.5米。每一個鉆孔都猶如伸向地下的“探針”。該礦技術(shù)員羅海龍熟練地操作著全方位鉆孔軌跡測斜儀，屏幕上的三維軌跡圖清晰地展示著每個鉆孔在復(fù)雜巖層中的精確走向。

利用“物探+鉆探”立體探測技術(shù)，該團隊不僅精準確定了3條斷層的位置和落差，還成功繪制出煤層厚度變化的“地質(zhì)圖”，厚煤區(qū)、薄煤區(qū)以及破碎帶一目了然。曾雨翻開筆記本，上面密密麻麻記錄著探測所得的數(shù)據(jù)：F3斷層的影響范圍長達140米，落差為3.2米。

“這些關(guān)鍵參數(shù)為后續(xù)治理工作提供了詳盡的‘作戰(zhàn)圖’。”曾雨說，“過去，我們依賴經(jīng)驗猜測，如今我們有了數(shù)據(jù)支撐。”

探測清楚只是第一步，真正的硬仗是給破碎巖層“打補丁”。在3223工作面注漿硐室，防爆型雙液注漿泵正在運轉(zhuǎn)，白色漿液順著注漿管流入地下。

“我們用的是無機加固材料，像給破碎巖層打‘鋼筋混凝土’。”該礦抽采防突隊技術(shù)員張鑫抓起凝固的漿液塊說，“這種材料1小時就能凝固，24小時強度能達到40兆帕，比普通水泥強多了。”

更絕的是多孔聯(lián)合注漿工藝。在巷道里，8個注漿孔通過三通閥門連成網(wǎng)絡(luò)，漿液在電腦控制下“智能分配”——哪個孔漏漿就調(diào)小流量，哪個孔壓力不足就加大注入力度。

“以前單孔注漿像撒胡椒面，現(xiàn)在多孔聯(lián)注是精準滴灌，材料利用率提高了30%。”該礦生產(chǎn)技術(shù)部一級業(yè)務(wù)專員冷幀應(yīng)說，3223工作面共注了20.5噸材料，原本松散的斷層帶被“粘”成了整體。

安全高效過斷層

今年3月，該礦采煤三隊決定采用急傾斜綜采工作面復(fù)雜地質(zhì)構(gòu)造探測與治理技術(shù)，直面3123工作面的F09、F11斷層帶來的挑戰(zhàn)。

“斷層區(qū)域的煤層變薄，割煤機每割一刀煤，都要艱難地穿透1米多厚的矸石。機頭端的頂支架頂板破碎不堪，時常有大量矸石掉落，還伴有擺尾、局部倒架等危險情況。”回憶起當時的艱難情形，采煤三隊隊長鄧淞淋坦言，“以往遇到這種情況，為了確保安全，我們只能跳采，或者撤回支架設(shè)備，放棄現(xiàn)有資源。”

裂隙瓦斯探測鉆孔施工現(xiàn)場

如今，該礦通過在大巷提前進行穿層注漿，使原本脆弱的頂板得以牢固地“鎖定”在支架之上，讓工人們能夠更加安心地在工作面“飛檐走壁”。

“整個過斷層期間，3123工作面推進32米，沒發(fā)生一起輕傷事故。以前過斷層要3個月，現(xiàn)在30天就搞定！”鄧淞淋翻著生產(chǎn)記錄說，“3月?lián)尦?900噸煤，5月提前8天完成月度生產(chǎn)任務(wù)，這在以前想都不敢想。”

據(jù)統(tǒng)計，通過斷層治理，3223工作面額外回收了4.79萬噸煤炭，直接增加了3860萬元收入；更重要的是，采掘接續(xù)的緊張局面得到有效扭轉(zhuǎn)，職工也從“搬家倒面”疲勞戰(zhàn)中解脫出來。

“現(xiàn)在，很多同類型地質(zhì)條件的礦井都要來取經(jīng)。”綠水洞煤礦礦長鄭小俊拿著技術(shù)手冊說，“我們把探測方法、注漿參數(shù)、過斷層技巧整理成了‘操作指南’，下一步，爭取推廣應(yīng)用到西南地區(qū)各個急傾斜煤層礦井。”

作者：胡乙 版面編輯：杜明陽

來源：中國煤炭報

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