煤炭学报

作者：许家林, 轩大洋, 李建, 王秉龙,

关键词：覆岩隔离注浆充填, 卸荷膨胀累积效应, 全柱状, 关键层, 绿色开采,

建筑物压煤开采一直是困扰煤矿的重大技术难题，为了解决我国这一问题，20世纪80年代开始在近10个煤矿开展了离层注浆减沉试验，取得了一定效果，但由于其实际减沉率达不到建筑物保护的要求，通过离层注浆开采建筑物压煤的技术可行性受到质疑而逐渐被弃用。基于岩层控制的关键层理论和全柱状学术思想研发的覆岩隔离注浆充填技术，2009年率先在淮北矿区成功应用，解决了建筑物压煤开采的难题，应用范围、规模、领域不断扩大。当前，覆岩隔离注浆充填热度有增无减，为促进行业技术健康发展，有必要科学回顾、全面审视发展历程，清晰厘定理论、技术层面的差异，系统论述覆岩隔离注浆充填在理论、技术、实践等方面的创新。在原理层面，鲜明地将技术实质由离层注浆的“寻找离层”扭转到隔离注浆的“压实注浆”，坚定了正确的指导思想与理论方向。从采动覆岩卸荷膨胀累积效应审视发现，离层受到抑制作用，最大量通常小于采高的10%，有些条件下甚至没有，离层注浆将重心放在“离层空间”并加以灌注，实践证明其充填量少、注采比小，难以阻止关键层破断下沉，这是离层注浆减沉效果不及预期的根本原因。覆岩隔离注浆的压实注浆方法，变被动“寻找离层”为主动“挖掘空间”，通过注浆压力的“托上压下”作用，在关键层破断前将其下部卸荷膨胀岩层重新压实，从而产生可注浆充填空间，大幅提高注采比，在采空区中部形成压实支撑体，对关键层结构产生支撑并保持长期稳定性。在原理创新的基础上，从技术层面攻克了往哪注、注多少、怎么注等3方面难题，将压实注浆由抽象理论转化为工艺方法。在注浆层位方面，创新提出了主层位概念，从根本上确保了注浆充填的控沉效果；通过基于关键层位置的裂隙带高度预计等理论方法的运用，确保了注浆充填隔离层的安全性；尤其是在全柱状学术思想的指导下，针对薄基岩厚松散层条件下覆岩结构由基岩关键层向松散层拱结构转移，覆岩隔离注浆的层位也由基岩进化到松散层底界，并取得了实践创新。围绕充填量与注采比的关键技术问题，从理论上阐明了充填物料由固相浆材到液态浆体再到压实固结的过程，进而根据岩层移动规律确定了充填体在空间上呈梯台状的赋存形态，并提出了考虑岩体碎胀与地表沉陷的注采比计算式，回答了能够注多少以及需要注多少的问题，彻底颠覆了以离层量预计充填量的认知。进而，提出了以注采匹配为核心的注浆控制技术，使压实注浆转化为可控的导向注浆，从源头保障了减沉效果；加之注浆钻孔布置等系列设计方法，与钻孔压力、密度、流量参数监测调控的运用，实现了采动黑箱地层中钻孔注浆的长周期健康运行，以及地表沉陷控制效果的稳定性。在系列理论与关键技术支撑下，覆岩隔离注浆将注采比提高到50%以上，地表下沉系数控制在0.1以下，满足了建筑物保护的要求，实现了村庄不搬迁开采(减沉)，以及百万吨级煤基固废的综合利用(减排)、含水层保护(减漏)和矿震防治(减震)。发展方向是，针对煤矿固废充填材料不足和“双碳”目标，将CO2作为注浆充填材料，达到减沉、减排、减漏、减震、减碳的“一注五减”效果，实现煤炭资源绿色开采与低碳利用。

来源：2026年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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