煤炭绿色开采的“崔庄路径”——中国煤科科工生态覆岩离层注浆技术侧记

初夏时节，广袤的田野生机勃勃。在微山崔庄煤矿周边，农作物正在茁壮成长，车辆行人在平坦的道路上往来自如。

这样宁静祥和的矿区景象源自一道坚固防线。

经过反复试验，中国煤科科工生态的科研团队依据该煤矿独特的地质条件，精心研究出了不同采动影响下最适合的覆岩离层注浆工法，攻克了埋深浅、基岩薄、采高大、充分采动及断层构造带等影响，地表减沉率达到85%以上，远超行业标准，有效解决了煤矿压覆资源回收困境和开采过程中诸多安全风险等难题，拓宽了覆岩离层注浆技术的应用范围和广度，书写了绿色开采的新篇章。

一场“微创手术”，攻克多项难题

地表塌陷问题一直是传统煤矿开采的“达摩克利斯之剑”。随着煤炭资源源源不断地从地下采出，上方岩层失去了原本的支撑力，开始逐渐变形、下沉，最终导致地面塌陷坑的出现，不仅给地表生态环境带来毁灭性的破坏，导致农田沦为荒地，植被大量死亡，水土流失严重，还会给周边建筑物造成极大安全威胁。

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离层空间时，借助专业钻孔设备，将特制浆液精准注入其中。注入后的浆液，凭借其独特的填充和固化等物理化学特性，可以有效控制岩层移动，从而保护地面建筑物并维护生态环境。

此前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。但微山崔庄煤矿埋深浅、基岩薄、采高大，充分采动且受断层构造影响，覆岩中也没有明显相对较厚、较硬的岩层，注浆层位有限。在这样的地质条件下，覆岩离层注浆充填技术的应用少之又少。

“这里的煤层埋深仅230米左右，要确保浆液或水不能进入矿井井下采煤工作面，在注浆的同时要保证矿井顺利生产，但注浆层位距离地表也不能太浅，否则地表有跑浆的风险。如果注浆压力过大或注浆量过大，可能引起地层劈裂或抬升鼓起，但要是注浆压力过小或者注浆量小，地表减沉、生态环境保护的作用就会减弱。”项目经理何骞说，崔庄煤矿这场“微创手术”需要攻克多项难题，项目能够注浆的层位极为有限，对注浆时机、工艺工法、钻探结构及平面位置要求极为苛刻，任何一环节出问题，都会影响实施效果。

“地下修复卫士”，守护生态环境与资源平衡

一场科研攻关开始了。

科工生态覆岩离层注浆技术团队运用钻孔电视、分布式光纤监测等先进的探测技术，对煤矿采动过程中上覆岩层的变形和破坏规律进行探测，对海量数据进行科学分析，精准定位离层空间的具体位置。

他们查阅了大量国内外资料，结合实际工程案例，通过加强对复杂开采地质条件的可注离层判断及注浆层位选择、采动离层时空发育规律、钻孔布设、设备选型、注浆控制工艺等关键核心技术的系统研究，创新性提出了在复杂开采地质条件下覆岩离层注浆减沉的关键技术。

技术团队依据该煤矿独特的地质条件，反复进行材料配比试验，精心研究出了不同采动影响下最适合的注浆工法。根据煤层厚度、煤层埋深、注浆层位及有效注浆段，再结合不同覆岩离层注浆在不同时段的特性，综合确定注浆阶段的浆液配比，这些浆液如同 “地下修复卫士”，通过专用的注浆设备，沿着精心钻出的钻孔注入了离层空间。

经过一段时间的努力与精心运维，令人惊喜的效果逐步显现。

煤矿压覆资源回收困境和开采过程中诸多安全风险等难题得到有效解决，避免了由采空区地面塌陷导致的耕地大面积破坏、土地盐渍化、积水，地表断裂和陷落，起伏不平，以及地面建筑物裂缝、偏移、公路变形、破坏等一系列环境及安全问题，实现绿色开采。

同时保护了崔庄煤矿地表省道、高压线塔、部分民房等建筑物，地表省道仅下沉150毫米，减沉率达到85%以上。解放“三下”压煤95万吨，实现7.13亿元的经济效益，并享受国家产能指标置换及资源税减免政策收益6340万元，节省地表塌陷地治理费用约2900万元。矿井的正常接续开采也保证了职工工作生活，让矿区经济以及区域经济得以稳定向前发展。

填补技术空白，探索绿色开采新路径

技术团队负责人邵红旗表示，此前的传统覆岩离层注浆技术存在一些局限性，例如针对单一离层进行注浆，依赖人工控制、注采比较低、采用传统的压力－流量－时间单参数控制模式等。此次中国煤科科工生态创新提出并应用的覆岩离层梯度注浆新工法，填补了非典型关键层地质条件下离层充填减沉技术的空白，可以针对不同注浆时段和钻孔，运用浓度分级、压力分级、流量分级策略，并通过压力－流量－浓度－时间(P-Q-C-T)实时联动智能控制技术，实现对注浆强度的梯度精准调控，显著提升了注浆过程的科学性与有效性。

“掌握该工法以后，在任何一个矿区，都可根据不同地层条件实施注浆工程，提升了覆岩离层注浆技术的应用范围和广度。”邵红旗说，该工法在微山崔庄煤项目的成功实施攻克了埋深浅、基岩薄、采高大、充分采动及断层构造影响、注浆层位有限、非典型关键层条件下覆岩离层注浆成套技术，对国内类似地质条件压煤的开采具有较大借鉴意义，为绿色开采提供新路径。

创新无止境，突破不止步。

邵红旗表示，中国煤科科工生态将坚定践行“引领矿山生态科技，推动绿色低碳发展”的企业使命，持续在覆岩离层注浆减沉领域深耕细作，积极推动新技术和绿色发展深度融合，为煤炭行业绿色低碳转型发展添砖加瓦，续写生态文明与经济发展协调并进的辉煌篇章。