在破碎岩层里蹚出一条安全高效开采路

7月的川东，华蓥山的褶皱在云雾中若隐若现。在地层深处，川煤集团绿水洞煤矿3223工作面的采煤机发出低沉轰鸣声。

与以往不同的是，这台钢铁巨兽不再被断层“卡脖子”。利用自主研发的急倾斜综采工作面复杂地质构造探测与治理技术，绿水洞煤矿在破碎的岩层里蹚出了一条安全高效开采路。

煤炭开采难度大

“如今的煤层，开采难度越来越大。”站在3223工作面机巷口，绿水洞煤矿总工程师汪胜凝视着巷道顶部纵横的裂隙，不禁感慨道。

经过40多年的开采，绿水洞煤矿的优质资源已然枯竭，现今的开采重心不得不转向赋存条件更为复杂的难采煤层。这些煤层的倾角普遍超过40度，断层与陷落柱如同潜伏的“暗礁”，密集分布于煤层中。破碎的煤层顶板使得片帮、冒落等现象频繁发生，犹如达摩克利斯之剑，时刻悬在每一位职工的头顶。

“以往，一旦遭遇3米以上的断层，我们别无选择，只能采取跳采的方式——放弃这块资源，重新开辟切眼、安装设备。”汪胜惋惜地表示，这种“割肉式”开采，不仅严重浪费资源，还让煤矿陷入“采3个月、搬3个月、装3个月”的恶性循环。

近年来，3223工作面揭露的F3断层落差高达3.2米。倘若沿用传统方法，该矿将损失20多万吨优质主焦煤。

另外，该矿采掘失调问题日益凸显，面临着“无煤可采”的生存危机。

给煤层做CT

顶着巨大的压力，一支汇聚地质专家、钻探能手与专业技术人才的精英团队，怀揣着为煤层做CT的坚定决心，毅然进驻3223工作面。

“采用传统的物探技术，如同在黑暗中用手电筒照亮黑箱，如今我们打出了‘组合拳’。”急倾斜综采工作面复杂地质构造探测与治理技术负责人曾雨蹲在巷道壁前，指着那张布满红蓝色块的图纸解释道，“我们采用槽波地震仪为煤层进行CT扫描，通过分析地震波能量的衰减情况来判断地质构造，随后利用反射槽波技术‘锁定’断层边界，就像利用B超技术精准定位肿瘤位置一样。”

职工在急倾斜工作面检修设备

然而，仅有“影像”资料远远不够。该团队基于补充的基础数据，还打了37个探查钻孔，其中最深的一个达91.5米。每一个钻孔都犹如伸向地下的“探针”。该矿技术员罗海龙熟练地操作着全方位钻孔轨迹测斜仪，屏幕上的三维轨迹图清晰地展示着每个钻孔在复杂岩层中的精确走向。

利用“物探+钻探”立体探测技术，该团队不仅精准确定了3条断层的位置和落差，还成功绘制出煤层厚度变化的“地质图”，厚煤区、薄煤区以及破碎带一目了然。曾雨翻开笔记本，上面密密麻麻记录着探测所得的数据：F3断层的影响范围长达140米，落差为3.2米。

“这些关键参数为后续治理工作提供了详尽的‘作战图’。”曾雨说，“过去，我们依赖经验猜测，如今我们有了数据支撑。”

探测清楚只是第一步，真正的硬仗是给破碎岩层“打补丁”。在3223工作面注浆硐室，防爆型双液注浆泵正在运转，白色浆液顺着注浆管流入地下。

“我们用的是无机加固材料，像给破碎岩层打‘钢筋混凝土’。”该矿抽采防突队技术员张鑫抓起凝固的浆液块说，“这种材料1小时就能凝固，24小时强度能达到40兆帕，比普通水泥强多了。”

更绝的是多孔联合注浆工艺。在巷道里，8个注浆孔通过三通阀门连成网络，浆液在电脑控制下“智能分配”——哪个孔漏浆就调小流量，哪个孔压力不足就加大注入力度。

“以前单孔注浆像撒胡椒面，现在多孔联注是精准滴灌，材料利用率提高了30%。”该矿生产技术部一级业务专员冷帧应说，3223工作面共注了20.5吨材料，原本松散的断层带被“粘”成了整体。

安全高效过断层

今年3月，该矿采煤三队决定采用急倾斜综采工作面复杂地质构造探测与治理技术，直面3123工作面的F09、F11断层带来的挑战。

“断层区域的煤层变薄，割煤机每割一刀煤，都要艰难地穿透1米多厚的矸石。机头端的顶支架顶板破碎不堪，时常有大量矸石掉落，还伴有摆尾、局部倒架等危险情况。”回忆起当时的艰难情形，采煤三队队长邓淞淋坦言，“以往遇到这种情况，为了确保安全，我们只能跳采，或者撤回支架设备，放弃现有资源。”

裂隙瓦斯探测钻孔施工现场

如今，该矿通过在大巷提前进行穿层注浆，使原本脆弱的顶板得以牢固地“锁定”在支架之上，让工人们能够更加安心地在工作面“飞檐走壁”。

“整个过断层期间，3123工作面推进32米，没发生一起轻伤事故。以前过断层要3个月，现在30天就搞定！”邓淞淋翻着生产记录说，“3月抢出9900吨煤，5月提前8天完成月度生产任务，这在以前想都不敢想。”

据统计，通过断层治理，3223工作面额外回收了4.79万吨煤炭，直接增加了3860万元收入；更重要的是，采掘接续的紧张局面得到有效扭转，职工也从“搬家倒面”疲劳战中解脱出来。

“现在，很多同类型地质条件的矿井都要来取经。”绿水洞煤矿矿长郑小俊拿着技术手册说，“我们把探测方法、注浆参数、过断层技巧整理成了‘操作指南’，下一步，争取推广应用到西南地区各个急倾斜煤层矿井。”

作者：胡乙 版面编辑：杜明阳

来源：中国煤炭报

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