近日，皖北煤电集团钱营孜煤矿W3232工作面成功穿越落差10米的DF131逆断层，意味着其自主研发的定点靶域注浆技术实现重大突破。
该技术以先断路后加固精准施治，将传统注浆效率提升3倍至5倍，推动工作面回采速度从日均1刀增加至9.5刀，为复杂地质条件下断层治理提供了新范式。
巨大断层成“拦路虎”
W3232工作面是钱营孜煤矿2025年的主力回采工作面，其正常推进直接关系到全年生产目标的实现。
然而，横亘于工作面内的DF131逆断层，如同一只“拦路虎”。该断层三维地震解释最大落差达10米，倾向影响范围180米，走向影响近200米，对工作面安全高效回采构成严重威胁。
面对巨大压力和挑战，如何高效加固成为安全快速过工作面断层的关键。然而，传统的断层加固治理通常采用长钻孔注浆工艺，在实践中暴露出诸多难题且治理效果较差。
“过去，我们采用传统的长钻孔注浆方式，就像往一个大水池里倒水，浆液四处扩散，而真正需要加固的断层靶点区域却‘吃不饱’。”该矿地测副总工程师陈永青比喻道。
据介绍，传统注浆工艺依靠长钻孔将浆液注入地下，但由于钻孔内部存在大量天然裂隙，浆液往往四处逃逸。真正用于加固断层破碎带的有效注浆量极少，导致加固效果大打折扣。更棘手的是，高压注浆超过10兆帕还容易串线，通过裂隙连通到高位瓦斯抽采钻孔和“110工法”留巷切缝钻孔，不仅影响瓦斯治理和巷道支护，还可能引发次生灾害。
此外，传统工艺需提前在钻孔内下设地质套管，不仅施工流程繁琐，还涉及下管、固管、养护、耐压试验等多个环节，拖慢整体工期。这些遗留的套管在工作面回采时，还可能成为潜在的安全隐患。
“那时候，我们很头疼，断层区域注浆效果不好，片帮、抽冒现象就容易发生。回采速度上不去，职工劳动强度高，安全压力更大。”陈永青坦言。
定点靶域精准“打击”
如何让浆液指哪打哪，精准注入断层破碎带靶心，同时又能避免对周边其他钻孔和灾害治理工程造成干扰？
面对这一技术难题，钱营孜煤矿根据皖北煤电集团采掘工作面治理断层管理规定要求，坚持遵循精确探查、精心设计、精准治理、精细控制、精益采掘的原则，以问题为导向，逆向创新思维，提出大胆设想：能否像医生做微创手术一样，对断层破碎带进行精准靶向注射，只加固需要加固的区域？
“我们的思路很简单，就是先断路后加固。”技术研发者之一、钱营孜煤矿地测科科长程龙艺解释，“就像给血管做手术要先暂时阻断血流一样，我们利用钻孔球囊止浆塞，在钻孔里建立一个隔离区，把浆液精准地闷在断层带里，让它无处可逃，‘集中力量办大事’。我们把这项技术命名为定点靶域注浆技术。”
定点靶域注浆技术的核心在于采用钻孔球囊止浆塞装置。在预注浆位置，技术人员先将球囊止浆塞通过钻机送入钻孔，随后利用高压泵向高压胶管内注入清水，使胶管膨胀，形成一道止浆墙。这道墙能有效封堵钻孔内其他裂隙，切断浆液旁路，使得浆液只能沿着设定的路径，集中、高压注入断层破碎带。
“就像给浆液修了一条专用高速通道，让它直达病灶，不再跑冒滴漏。”程龙艺说。
在注浆材料的选择上，技术团队也进行了精心优化。他们考虑到传统单液水泥浆初凝时间长、固结效果不佳的缺点，先后试验了K4和K1两种矿用无机注浆加固材料。最终，K1材料凭借其30分钟的适中初凝时间和优良的扩散、固结性能脱颖而出，成为靶向治疗的“特效药”。由于浆液被集中导向目标区域，注浆压力和浆液量得以集中作用于断层破碎带，显著提升了充填密实度和加固效果。
多灾协同治理见效
“实践表明，在W3232工作面过DF131逆断层期间，采用定点靶域注浆技术，能够解决井下钻探不易、注浆施工工期长、施工难度大等难题，降低了工人的劳动强度，达到了预期效果。”陈永青表示。
据了解，钱营孜煤矿采用定点靶域注浆技术后，断层破碎带得到了有效的充填和加固，工作面构造带附近未再发生片帮、抽冒和压车现象，围岩稳定性大幅增强。在回采速度上，该工作面由日均1刀增至9.5刀，原计划80天的断层影响期缩短至50天，增加原煤产量约18万吨，为矿井抢得了宝贵的生产时间。
钱营孜煤矿应用这项技术后，不仅节约了孔口管和辅助的材料费用投入，从根本上消除了工作面回采过遗留套管带来的安全风险，而且节约了固管、注浆养护以及扫孔时间，施工效率提升3倍至5倍，材料费、工时费均实现大幅度节约。
“这项技术不仅解决了我们的燃眉之急，更让我们看到了科技赋能安全高效开采的巨大潜力。”陈永青说。
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