通讯员 李继涛
近年来，山东能源鲁西矿业梁家煤矿持续探索实践，创新实施“三软”地质条件下全负压短壁联采密实充填工艺，绿色充填、精充细采、采矿无痕，把“压煤开采不用搬迁”变成现实，矿井“三软”地层充填开采项目开创了国内软岩矿井充填开采的先河，获得发明专利7项、省部级科技奖励4项，并入选2022年煤炭行业标杆案例。截至目前，矿井累计置换建下压煤资源27万吨，为矿井可持续发展铺就了一条新路子。
风景秀丽的海滨矿区
“续命”工程 上下求索
该矿自投产至今已经31年，与其他资源型企业一样，随着开采周期的延长，面临着资源储量锐减、建下压煤剧增的现实困境，充填开采成为梁家煤矿的“续命”工程。
“我们立足‘三软’地层特点，采取‘长壁布置、短壁开采、势能充填、巷式胶结’核心技术，从设计、支护、采充、封堵、配比等方面持续优化，不断提升充填开采工作质效。”梁家煤矿总工程师刘明明介绍。
从“描绘蓝图”到“现实美景”，梁家煤矿的充填开采之路走的并不容易。自2005年开始，梁家煤矿积极进行充填开采工艺可行性技术研究。为破解“三软”地层建下充填开采难题，该矿技术攻坚团队聚焦“三软”地层工作面顶板随采随冒、硬岩综采充填工艺无法“效仿”等难题下功夫，通过专题调研，借鉴兄弟矿井“三下”充填开采成功经验，反复进行研究实践，逐一解决“卡脖子”技术难题，创新实施“三软”地质条件下全负压短壁联采密实充填工艺。2017年，聘请专家论证，取得了充填开采技术、工艺上的可行性理论支持。2020年，井下充填试采工作面准备巷道正式施工，标志着矿井由资源“濒临枯竭”向“高效利用”转型，为延续矿井服务年限奠定了坚实的基础。
充填站 充填站
革故鼎新 工艺突破
梁家煤矿党委*、矿长茹新华介绍：“全负压短壁联采密实充填工艺优点突出，兼具设备投资少、投产快，采充平行作业、效率高，顶板控制简便灵活、难度低等特点，同时，还可以对不规则的保护煤柱区域进行资源回收、适应性强，使用邻近热电厂的炉渣、粉煤灰等固体废物实施绿色充填即可，真正解决了建下压占资源难题。”
标准化充填车间
充填开采系统2020年11月建成投产，充填设计能力150立方米/小时，主要包含浆料制备系统、浆料输送系统、采充工艺系统、效果评价系统“四大部分”。充填工作面采用长壁布置，形成全负压通风系统，掘锚机在充填块段进行短壁开采。每个块段由21条充填支巷构成，充填支巷由上巷开口，采取“隔六采一充一”的顺序，依次进行采充作业。
开采时，采用“锚杆 钢带 金属网”的支护形式加强顶板支护，控制下沉变形。掘进机后配套刮板输送机、带式运输机，将煤运出工作面。防爆铲车用于清理底煤，实现应采尽采、颗粒归仓。采煤完毕，充填巷上端采用“单体支柱 挡板 防雨布”施工挡浆墙，下端是实体煤无需封堵。膏体充填浆料通过地面充填泵、充填钻孔、充填管路输送至充填支巷，利用充填巷8至9度的坡度，实现势能自流充填。
如此循环往复，完成充填支巷的采煤、支护、封堵、充填整个流程。上部区域回采结束后，沿充填体掘进新的回采巷道，进行下一个区段的采充，直至整个工作面采充结束。
充填开采与巷道支护
该矿首创一套“两向四维”充填效果评价体系，在工艺方向，基于充填体强度、充填体变形、顶底板移近量、地表移动变形四个维度指标，进行效果评价；在效益方向，基于投资、解占（资源）、成本、收益四个维度指标，进行效益分析。以矿井首个充填试验面2112工作面为例，工作面充实率达到97%，充填体试块强度在3MPa以上，井下取样达到10MPa。
迭代更新 继往开来
“我们将持续推进‘设计科学规范化’，把充填巷长度由150米优化为200米以上，最大限度减少掘进机拐弯、巷道开口时间，确保采巷施工连续性。优化充填配比设计，首采巷、膏体巷料浆采用不同的配比参数，充填体强度实时调控，实现降本增效。” 该矿副矿长万蕾介绍。
据了解，该矿围绕绿色高效充填开采，持续加强工艺创新，提升充采效率。突出掘进“提速提质”，按照充填巷服务周期，优化支护设计，提高日单进水平；将掘进机临时支护改为伸缩式支护，增加护顶面积，加大循环进尺，提高生产效率。同步加快装备“提档升级”，引进连采机、单轨吊拐弯皮带等高效装备，采用柔性连续运输系统，形成最优、最快、最经济配套方案，提高充采效率。
绿色充填工艺研究室
“创造绿色动能，引领能源变革”。梁家煤矿在山东能源使命愿景的引领下，加快建设“安全、绿色、智能、高效”四型矿井，守正创新、不断探索，持续推进环境保护和煤炭企业发展双赢，全力以赴擘画“三下”压煤绿色开采、资源稀缺矿井高质量发展的崭新画卷。
