成果简介

地面塌陷、固废排放、矿震冲击、含水层漏失，是长期困扰煤矿开采的重大技术难题。中国矿业大学许家林教授团队研发的覆岩隔离注浆充填技术，提供了一注式高效解决方案。一切的根源是采煤后覆岩关键层失去了下部支撑，在地层重压下断裂、下沉导致的。覆岩隔离注浆充填技术，能够找出控制地表沉陷的关键层，利用地面钻孔向关键层下方的开采裂隙注浆充填煤基固废，通过“压下托上”作用，对关键层重新形成支撑。覆岩隔离注浆充填后，关键层承托力大大加强，有效控制岩层和地表移动，保护含水层和建筑物，实现减损开采、环境保护。

覆岩隔离注浆充填技术示意图

覆岩隔离注浆充填采用粉煤灰、煤矸石、煤泥等作为注浆材料，充分利用了煤矿采动空间与空隙，实现固废减排。除沉陷控制、固废减排之外，覆岩隔离注浆充填还可用于减震防冲、保水采煤等领域，并在无煤柱开采、相邻采空区开采、多煤层开采等复杂地质采矿条件中得到了成功应用。该技术的适用条件是工作面具有一定的基岩厚度，能够找出可作为注浆层位的关键层。

覆岩隔离注浆充填技术遵循“一面一策”方法，针对不同地质采矿条件，研究制定科学方案，设计匹配注浆系统，施工地面钻孔，井下高效采矿，地面同步注浆，随时监测调控注浆参数。注浆材料充分利用了粉煤灰、煤泥、煤矸石等煤矿废弃物，每吨煤的充填成本仅40~60元，省钱又环保；地表下沉系数小于0.1，单面年产可达400万t/a，处理煤矸石可达200万t/a，真正实现了绿色开采、安全高效，解决了长期困扰煤炭企业的“卡脖子”问题。

覆岩隔离注浆充填系统

覆岩隔离注浆充填技术已获得国家发明专利20余项，在安徽、山东、山西、河南、河北、江苏、内蒙等省的14个矿区64个工作面推广应用，采出煤炭4000万t以上。获《中国能源报》、《新华网》、《中国煤炭网》等媒体报道。

创新要点

1. 创建了地面钻孔一注式高效减损开采与固废利用新模式与新方法，突破了井下充填效率低的瓶颈。

2. 研发了“采前预测分析-采中监测调控-采后验证评价”的注浆充填综合保障技术，解决了往哪注、注多少、怎么注难题，大幅提高了减沉率、充填量、采煤效率。

3. 攻克了复杂条件下低成本高效充填减损重大工程难题，将注浆充填技术适用范围拓展至多煤层、无煤柱开采等复杂条件，实现了绿色开采重大突破。

应用前景

覆岩隔离注浆充填技术能够用于地表减沉、固废减排、地下水减漏、减震防冲等领域，注浆充填技术适用于单一煤层、多煤层开采、无煤柱开采、综采及综放开采等，解决了长期困扰煤矿的减损开采与固废利用难题，促进了行业技术进步与绿色采煤技术发展，市场需求旺盛，具有显著的竞争优势与广阔的应用前景。

获得2012、2022年中国煤炭工业协会科学技术一等奖，以及山西省科技进步二等奖、安徽省科技进步二等奖。