使用高水材料进行三下采煤工作实践

在煤炭资源濒临枯竭的情况下，冀中能源邯矿集团陶一矿紧紧围绕科技挖潜这一主攻目标，运用高水材料充填开采技术，攻克"建下"压煤开采难题，使提前进入"衰老期"的矿井重新焕发出了蓬勃生机。
一条解放"建下"煤炭资源的新途径

    陶一矿至今已走过了三十四年的风雨历程。做为集团公司的主力生产矿井，陶一矿曾经创造过辉煌的业绩，为社会经济发展做出了突出贡献。然而，上世纪九十年初，陶一矿井田范围曾经受到150多个小煤窑乱采滥掘、疯狂侵食，矿井提前进入衰老期。
    2008年初，面对资源有限、建下压煤多、地质条件复杂的严峻局面，陶一矿以矿长李凤凯、党委书记方盛友为首的新一届领导班子经过大量的调研，确立了"坚持科技创新，深挖资源潜力，年产量稳定在55至60万吨，保持矿井生产10年以上"的企业发展思路。
    "深挖资源潜力"，说起来容易做起来难啊！陶一矿现有700万吨的储量，90％是建下压煤。如何才能最大限度地回收煤炭资源，延长矿井服务年限呢？
    早在2007年，为解决采掘衔接紧张的难题，陶一矿就借助高校科研之力攻克难关，在701工作面试验成功高水材料沿空留巷技术，取得了明显的经济效益和社会效益。
    没有春的畅想，就没有秋的收获。沿空留巷技术的成功让陶一人收获了希望和信心，看到了新的目标和未来，更让他们想到了充填回采技术的开发和利用。
    可不可以利用液体的流动性，把这种超高水材料充填到老空区，在控制时间之内迅速凝固，既可以达到支护效果，又能够把煤炭资源置换出来，达到"一举两得"的目的？他们积极与中国矿大合作，开始研发被列为集团公司重点工程之一的超高水材料充填开采技术项目。

"一件‘功德无量'的大好事！"

    在没有现成经验可供借鉴和参考的情况下，陶一矿成立了以矿长为首的科技攻关小组。他们废寝忘食、夜以继日，经过一次次探讨、调研、斟酌，与中国矿业大学合作研发出了水体积比可达97%的超高水材料，在七采地区上部村庄煤柱区域规划了五个充填试验面。

2008年9月4日，是个值得铭记的日子。

    这一天，陶一矿第一个高水充填工作面正式投入运行。两个月后，试验取得了初步成果，据统计，该工作面高水总充填量3800立方米，充填率达80%以上。这个长仅50米长的小型试验工作面，吸引了众多领导关注的目光。冀中能源副董事长刘建功、邯矿集团董事长刘尚林等领导多次到这个工作面检查指导工作。
    为进一步验证充填效果，科技攻关小组采取多种探测措施，及时收集充填数据，以保证确保充填试验取得实效。
    他们在工作面中间上部施工一条长200米的观测巷道。巷道内共设置观测点16个，每三天观测一次。工作面开采初期顶、底板施工观测孔14个（其中顶板孔9个、底板孔5个），利用窥视仪录像做为分析基础资料。回采结束以后在观测巷掘进两条探巷，在探巷内各施工底板观测孔3个，观测煤层顶板冒落和充填情况。
    工作面回采结束之后，在相邻的充填2工作面副巷掘进一条探巷，用以观测充填体在工作面冒落空区的固结情况。并在地表建立34个观测点，用来观测地表的下沉变化。
    通过对充填面监测分析，科技攻关小组认定超高水充填材料流动性好，可灌注到与采空区导通的细小围岩裂隙中，并完全凝固，起到了固化胶结冒落带矸石及控制工作面老顶下沉的作用。
    2009年3月份，陶一煤矿第二个超高水材料充填面-充五工作面投入生产。欣闻陶一矿高水材料充填技术取得重大进展，冀中能源刘建功副董事长欣喜地对陶一矿矿长李凤凯说："你们办了一件可谓‘功德无量'的大好事！"
    至2010年2月底，陶一矿已累计充填采出三个工作面，采出煤量21.3万吨，充填量108070立方米。在充填开采过程中，先后采用了开放式充填、包式充填、包式开放式混合充填等试验。
    邯矿集团总工程师孙春东认为：由于这项充填技术主要以水为原料，而煤矿井下水又非常丰富，把水直接利用，在井下变成坚固的支撑体，达到资源置换、循环利用的目的，减少了矿井水抽排费用，提高了资源利用率，实现了煤矿的低碳绿色开采和可持续发展。这项技术成功后，将为陶一矿解放建下压煤300多万吨，可延长矿井寿命20年以上；为邯矿集团解放建下压煤3千多万吨，为冀中能源解放建下压煤４亿多吨，其意义深远，经济效益可观。
    不光如此，采用这项技术后，陶一矿区煤炭储量集中的三个地面村庄，1500多户村民不用搬迁，不光节省大量的搬迁费用，老百姓们更可以继续安心生活在世代居住的土地上，其社会意义巨大。

一次实现低碳绿色开采的"技术革命"
陶一矿实施的高水充填开采技术具有科学性和合理性。

    充填料采用的高水材料具有以下特性：固水能力强，其水化硬化体的体积比含水率高达90％，重量水固比2.57：1；速凝性强，甲、乙浆液混合后，24小时强度可达4.0 MPa以上；具有良好的可泵性能，即甲、乙两种浆液单独存放或输送能保持 l天以上不结底、不凝固。而且在充填系统上，完全采用了国产的灌浆泵和搅拌机或液压双作用充填泵构成充填系统。
    与水沙、矸石、膏体三种充填料相比较，高水材料还具有以下鲜明的特点：容易输送。高水材料呈液体状态，采用管道自流输送，不需动力；任意成形。具有良好的流动性，使充填料不受采空区几何形状的限制。

    2010年3月12日，中国煤炭工业协会在北京邀请中国工程院院士钱鸣高等专家组成鉴定委员会，对这一成果进行了评审鉴定。
    鉴定委员会认为，与其他充填方法相比，超高水材料矿山充填开采技术初期投入低，操作简单，易推广，自动化程度高。该项技术还具有充填与回采互不影响，采空区充填效率高等特点，可消耗大量矿井水，减少排水对地面的污染，大大降低排水费用，经济和环境效益明显。从某种意义上讲，该项技术是实现"三下"煤炭绿色开采的一项"技术革命"。

学习，学习。

谢谢，学学了。

学习学习