近日，皖北煤電集團(tuán)錢營(yíng)孜煤礦W3232工作面成功穿越落差10米的DF131逆斷層，意味著其自主研發(fā)的定點(diǎn)靶域注漿技術(shù)實(shí)現(xiàn)重大突破。

該技術(shù)以先斷路后加固精準(zhǔn)施治，將傳統(tǒng)注漿效率提升3倍至5倍，推動(dòng)工作面回采速度從日均1刀增加至9.5刀，為復(fù)雜地質(zhì)條件下斷層治理提供了新范式。

巨大斷層成“攔路虎”

W3232工作面是錢營(yíng)孜煤礦2025年的主力回采工作面，其正常推進(jìn)直接關(guān)系到全年生產(chǎn)目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。

然而，橫亙于工作面內(nèi)的DF131逆斷層，如同一只“攔路虎”。該斷層三維地震解釋最大落差達(dá)10米，傾向影響范圍180米，走向影響近200米，對(duì)工作面安全高效回采構(gòu)成嚴(yán)重威脅。

面對(duì)巨大壓力和挑戰(zhàn)，如何高效加固成為安全快速過(guò)工作面斷層的關(guān)鍵。然而，傳統(tǒng)的斷層加固治理通常采用長(zhǎng)鉆孔注漿工藝，在實(shí)踐中暴露出諸多難題且治理效果較差。

“過(guò)去，我們采用傳統(tǒng)的長(zhǎng)鉆孔注漿方式，就像往一個(gè)大水池里倒水，漿液四處擴(kuò)散，而真正需要加固的斷層靶點(diǎn)區(qū)域卻‘吃不飽’?！痹摰V地測(cè)副總工程師陳永青比喻道。

據(jù)介紹，傳統(tǒng)注漿工藝依靠長(zhǎng)鉆孔將漿液注入地下，但由于鉆孔內(nèi)部存在大量天然裂隙，漿液往往四處逃逸。真正用于加固斷層破碎帶的有效注漿量極少，導(dǎo)致加固效果大打折扣。更棘手的是，高壓注漿超過(guò)10兆帕還容易串線，通過(guò)裂隙連通到高位瓦斯抽采鉆孔和“110工法”留巷切縫鉆孔，不僅影響瓦斯治理和巷道支護(hù)，還可能引發(fā)次生災(zāi)害。

此外，傳統(tǒng)工藝需提前在鉆孔內(nèi)下設(shè)地質(zhì)套管，不僅施工流程繁瑣，還涉及下管、固管、養(yǎng)護(hù)、耐壓試驗(yàn)等多個(gè)環(huán)節(jié)，拖慢整體工期。這些遺留的套管在工作面回采時(shí)，還可能成為潛在的安全隱患。

“那時(shí)候，我們很頭疼，斷層區(qū)域注漿效果不好，片幫、抽冒現(xiàn)象就容易發(fā)生?；夭伤俣壬喜蝗?，職工勞動(dòng)強(qiáng)度高，安全壓力更大?！标愑狼嗵寡?。

定點(diǎn)靶域精準(zhǔn)“打擊”

如何讓漿液指哪打哪，精準(zhǔn)注入斷層破碎帶靶心，同時(shí)又能避免對(duì)周邊其他鉆孔和災(zāi)害治理工程造成干擾？

面對(duì)這一技術(shù)難題，錢營(yíng)孜煤礦根據(jù)皖北煤電集團(tuán)采掘工作面治理斷層管理規(guī)定要求，堅(jiān)持遵循精確探查、精心設(shè)計(jì)、精準(zhǔn)治理、精細(xì)控制、精益采掘的原則，以問(wèn)題為導(dǎo)向，逆向創(chuàng)新思維，提出大膽設(shè)想：能否像醫(yī)生做微創(chuàng)手術(shù)一樣，對(duì)斷層破碎帶進(jìn)行精準(zhǔn)靶向注射，只加固需要加固的區(qū)域？

“我們的思路很簡(jiǎn)單，就是先斷路后加固?！奔夹g(shù)研發(fā)者之一、錢營(yíng)孜煤礦地測(cè)科科長(zhǎng)程龍藝解釋，“就像給血管做手術(shù)要先暫時(shí)阻斷血流一樣，我們利用鉆孔球囊止?jié){塞，在鉆孔里建立一個(gè)隔離區(qū)，把漿液精準(zhǔn)地悶在斷層帶里，讓它無(wú)處可逃，‘集中力量辦大事’。我們把這項(xiàng)技術(shù)命名為定點(diǎn)靶域注漿技術(shù)?！?/span>

定點(diǎn)靶域注漿技術(shù)的核心在于采用鉆孔球囊止?jié){塞裝置。在預(yù)注漿位置，技術(shù)人員先將球囊止?jié){塞通過(guò)鉆機(jī)送入鉆孔，隨后利用高壓泵向高壓膠管內(nèi)注入清水，使膠管膨脹，形成一道止?jié){墻。這道墻能有效封堵鉆孔內(nèi)其他裂隙，切斷漿液旁路，使得漿液只能沿著設(shè)定的路徑，集中、高壓注入斷層破碎帶。

“就像給漿液修了一條專用高速通道，讓它直達(dá)病灶，不再跑冒滴漏。”程龍藝說(shuō)。

在注漿材料的選擇上，技術(shù)團(tuán)隊(duì)也進(jìn)行了精心優(yōu)化。他們考慮到傳統(tǒng)單液水泥漿初凝時(shí)間長(zhǎng)、固結(jié)效果不佳的缺點(diǎn)，先后試驗(yàn)了K4和K1兩種礦用無(wú)機(jī)注漿加固材料。最終，K1材料憑借其30分鐘的適中初凝時(shí)間和優(yōu)良的擴(kuò)散、固結(jié)性能脫穎而出，成為靶向治療的“特效藥”。由于漿液被集中導(dǎo)向目標(biāo)區(qū)域，注漿壓力和漿液量得以集中作用于斷層破碎帶，顯著提升了充填密實(shí)度和加固效果。

多災(zāi)協(xié)同治理見(jiàn)效

“實(shí)踐表明，在W3232工作面過(guò)DF131逆斷層期間，采用定點(diǎn)靶域注漿技術(shù)，能夠解決井下鉆探不易、注漿施工工期長(zhǎng)、施工難度大等難題，降低了工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，達(dá)到了預(yù)期效果。”陳永青表示。

據(jù)了解，錢營(yíng)孜煤礦采用定點(diǎn)靶域注漿技術(shù)后，斷層破碎帶得到了有效的充填和加固，工作面構(gòu)造帶附近未再發(fā)生片幫、抽冒和壓車現(xiàn)象，圍巖穩(wěn)定性大幅增強(qiáng)。在回采速度上，該工作面由日均1刀增至9.5刀，原計(jì)劃80天的斷層影響期縮短至50天，增加原煤產(chǎn)量約18萬(wàn)噸，為礦井搶得了寶貴的生產(chǎn)時(shí)間。

錢營(yíng)孜煤礦應(yīng)用這項(xiàng)技術(shù)后，不僅節(jié)約了孔口管和輔助的材料費(fèi)用投入，從根本上消除了工作面回采過(guò)遺留套管帶來(lái)的安全風(fēng)險(xiǎn)，而且節(jié)約了固管、注漿養(yǎng)護(hù)以及掃孔時(shí)間，施工效率提升3倍至5倍，材料費(fèi)、工時(shí)費(fèi)均實(shí)現(xiàn)大幅度節(jié)約。

“這項(xiàng)技術(shù)不僅解決了我們的燃眉之急，更讓我們看到了科技賦能安全高效開(kāi)采的巨大潛力。”陳永青說(shuō)。

作者：陳晨版面編輯：王世雅

編輯

來(lái)源：中國(guó)煤炭報(bào)

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