暮春时节，生机盎然。绕过山煤国际霍尔辛赫煤业主井，不远处矗立着一座拱形建筑。屋内，一排工业设备高低错落、布置有序，高速运转中，轰鸣声响彻厂房。这里是霍尔辛赫煤业煤矸石注浆站，也是该公司推动煤炭资源绿色开采技术革新的作战营。近年来，该公司引进覆岩离层注浆充填技术，通过艰难攻关、创新升级，形成适用于该公司地质构造的成套工艺，成功解决“三下”压煤开采和煤矸石处置难题，迎来了高质量发展的绿色新生。
绿色开采是推动煤炭行业绿色低碳转型和高质量发展的重要支撑。在加快煤矿智能化建设的同时，山西省有序推进绿色开采技术试点示范，持续提高煤炭清洁利用水平。目前，全省已建成以霍尔辛赫煤业为代表的55个试点示范煤矿，全省煤炭绿色开采取得积极进展。
一项技术，攻克两大难题
霍尔辛赫煤业是山煤国际的动力煤主力生产矿井，也是山西焦煤能源保供的主要单位之一，年生产能力400万吨。井田上，遍布着大小42个村落、焦化厂、加油站等建、构筑物，“三下”压煤总量可观。“如果能把这些煤炭资源都开采出来，意义重大，影响深远。”前不久，霍尔辛赫煤业党委书记、董事长李建功道出了初期的权衡考量。
几经调研，一种绿色技术——覆岩离层注浆充填技术，进入了他们的视野。这一技术由山西文龙中美环能科技股份有限公司院士工作站研发，是将粉煤灰或煤矸石浆液等工业固废作为充填物，充填到井下离层空间。所谓离层，是由于煤炭开采导致煤层上端岩层塌陷而形成的一定空间。这一技术的核心在于，岩层中需要有一道关键层，能与塌陷层形成较大的离层空间，通过充填与其形成“柱+板”的稳定结构，而霍尔辛赫煤业正好符合这样的地层特征。
同时，这一工艺还能解决霍尔辛赫煤业固废处置难题，吞废吐“金”，一举两得，可消化该公司每年所产生的部分煤矸石及尾煤泥。
从2020年开始，该公司依托山西焦煤、山煤国际技术中心、博士后工作站资源，组建了专项科研团队，联合第三方构建起产学研一体化链条，推出“科技创新+工程设计+第三方数据检测”技术创新模式，聚力难点全力攻关。做足前期调研、理论论证、大量试验后，霍尔辛赫煤业将试点选在压覆于废弃焦化厂、乡村道路等建、构筑物下的3501工作面上。
选址、征地、办手续……一系列前期事宜落地后，2022年，该公司启动了注浆站施工项目，并于当年2月开始注浆、采煤同步作业。4个月后，3501工作面成功回收“三下”压煤资源47.5万吨，消化粉煤灰43万吨，解决矿井废水30万吨。这一成果，标志着覆岩离层注浆充填技术在霍尔辛赫煤业获得成功。
四年攻关，实现三代迭新
科技创新释放强劲效能。从2020年论证调研，到目前3个工作面得以成功开采，4年多时间里，霍尔辛赫煤业覆岩离层注浆充填技术实现了三代迭新。据了解，包括霍尔辛赫煤业在内，山西省“三下”压煤赋存均呈现复杂多样特征。这让该公司初期引进充填工艺时面临很大的技术挑战。如何让复杂地质变得简单可控?这成为他们初期技术攻关的主要方向。
该公司通过理论分析、数值模拟，以3501工作面为试点，提出全过程地表沉陷“四区”控制模型，将采区精确分为常规区、过渡区、注浆区和控制区。通过分区治理、精准控制，再辅以单孔提级注浆，一举攻克复杂地形不可预控的技术难关，形成了霍尔辛赫煤业覆岩离层注浆技术1.0版。
3501工作面实现成功回采，为第2个试点的注浆充填提供了技术经验，但也随之出现了新的难题：因为开采模式的局限性，导致注入的浆液总是偏离既定区域，使注浆量与注采比均居高不下。如何控制注浆量，减小注浆成本，再一次难住了技术团队。经过一轮又一轮的研讨、论证、试验，他们提出了帷幕封堵增效技术——将研发的自膨胀水泥速凝封堵材料打入特定钻孔，有效堵住了“漏斗”，浆液不再偏离。历经1年多的技术实施，到2023年10月回采完成时，第2试点的注浆量成功减少9万吨，注采比降低0.2，注浆充填2.0版本正式落地。
3801工作面压覆于石油加油站下。“相比其他建筑物，加油站对地表稳定性要求更高。加之前期采动影响，充填开采难度呈现指数级增长。”该公司生产技术部部长刁怀斌说。这一阶段，数智赋能作用开始显现。技术团队建成集制浆、注浆与沉陷控制效果于一体的综合监控体系，发明了建构图数字动态安全预警防护技术，提出了地表沉淀控制导向的采注协同控制方法，建立远程数据收集点，以智能控制、精准动态预测跑赢地质风险，解决了充填难题，形成了关键技术3.0版。
创新无止境，突破不止步。目前，霍尔辛赫煤业技术团队已投入到新一轮的科技攻关中，全心致力于离层注浆充填技术+110工法技术研究，以实现井下资源“颗粒归仓”，推动工艺再一次升级迭代。
绿色充填，收获质效多赢
截至目前，霍尔辛赫煤业已累计释放矿井压覆煤量约371.82万吨，创造直接经济效益约11.2亿元，且已形成了2个采面、2个备采面，生产衔接顺畅有序。覆岩离层注浆充填技术为霍尔辛赫煤业绿色开采带来了新希望。
“覆岩离层注浆充填技术可以有效控制采空区地表，使矿区实现源头止损，能有效解决煤矿开采中的地表沉陷控制、煤基固废处置、水资源保护、采动矿震防治等多数工程难题。”李建功说。
据了解，随着全省煤炭资源的深度开采，“搬不动、塌不起、排不掉”的“三下”压煤成为煤炭企业面临的一大难题，而霍尔辛赫煤业采用的覆岩离层注浆充填技术，或可成为这些难题的最优解之一。
如今，在该技术的助力下，霍尔辛赫煤业形成了“采煤不见煤、矸石不出矿、三废零排放”的绿色发展格局。目前，该公司累计处置煤矸石、尾煤泥、粉煤灰290余万吨。
走进煤矸石注浆集控室，一块电子屏覆满墙壁。该设备不仅能够集成监控各个环节的作业情况，还清晰地显示着煤矸石离层注浆充填工艺动图。分布各处的系统图例，反映着设备的运行动态。一键开启、有人巡视、无人值守，自动分析历史数据、智能预警诊断、在线监测……数智加持的覆岩离层注浆充填技术，让霍尔辛赫煤业发展“含绿量”更高。
科技创新驱动下，覆岩离层注浆充填等多项技术荣获山西焦煤及以上等级的科技项目奖。经中国煤炭工业协会组织鉴定，“大宗煤基固废利用与采注协同绿色开采关键技术及示范”与“采注协同绿色开采与建筑物数智预警防护关键技术及示范”两项技术，均达到国际领先水平。
李建功表示，他们将把创新驱动、加快发展新质生产力牢牢抓在手上，积极推动新技术和绿色发展深度融合，让霍尔辛赫煤业高质量发展的大路越走越宽。
