“注漿壓力8兆帕，流量35升/分，穩(wěn)定30分鐘！”近日，在冀中能源集團辛安礦注10孔地面區(qū)域治理工程現(xiàn)場，吉林省松原市宏源鉆井工程有限公司鉆機隊隊長趙立普盯著屏幕上跳動的數(shù)據，向鉆井平臺下達指令。風中，高達30米的鉆井機組緩緩停止運轉；地下800米深處，水泥漿液正沿著定向鉆孔的軌跡，在奧陶系灰?guī)r含水層的裂隙中擴散、凝固，為即將開采的-280大巷煤柱工作面筑起一道堅實的“隔水屏障”。

辛安礦是一座建礦56年、已進入煤柱回收階段的老礦井，地處河北峰峰礦區(qū)黑龍洞泉域強徑流帶，水文地質條件極其復雜，歷史上曾發(fā)生淹井事故。如今，依托以地面區(qū)域治理為核心的系列防治水技術，辛安礦不僅有效應對了先天水害挑戰(zhàn)，還進一步夯實了安全生產基礎，延續(xù)了礦井服務年限。

給含水層做CT與“手術”

“辛安礦就像坐在‘大水缸’上采煤?！痹谛涟驳V地測防治水科辦公室，該科科長劉榮彬手指井田構造圖直言，“井下550米厚的奧陶系灰?guī)r含水層富水性極強，當?shù)V井水位每降低1米時，地下的‘大水缸’每秒鐘就能涌出105升水。”

劉榮彬接著介紹，井田內斷層如織，僅已探明的斷層就有28條。上世紀七八十年代，小煤窯遍地開發(fā)的歷史遺留問題，更是讓礦井水害治理雪上加霜——小煤窯開采形成的老空區(qū)與奧灰水相連，一旦地下水位上升，老空水便會順著裂隙涌入礦井，而奧灰水的主要補給來源正是辛安礦西部山區(qū)的地面降雨。雨水通過奧灰裸露區(qū)滲入地下，經暗河、裂隙等導水通道進入井田，形成了“地面降雨—地下補水—礦井涌水”的水害鏈條。

面對復雜的水文地質條件，辛安礦持續(xù)探索與應用防治水技術。2012年，冀中能源集團在九龍礦率先開展全國首個地面區(qū)域治理試驗，引入石油鉆井技術，研發(fā)出適用于煤礦的定向鉆探注漿技術。該技術通過定向鉆機讓鉆桿實現(xiàn)精準拐彎，對奧灰含水層進行靶向加固。

劉榮彬（左）到地面區(qū)域治理鉆探現(xiàn)場查看巖粉，判定巖性及層位

“傳統(tǒng)鉆探只能‘一條直線鉆到底’，遇到斷層就會偏離目標，而定向鉆探能實時調整軌跡?！闭诂F(xiàn)場指導的辛安礦副礦長武文清，手里拿著一個巴掌大的隨鉆測斜儀介紹道，“這個‘地下導航儀’每10米就會記錄一次鉆孔位置，誤差不超過2米。而鉆桿能實現(xiàn)精準拐彎，主要依靠帶有千分之五彎度的螺桿鉆具，通過地面精準控制鉆具轉向，讓鉆桿在地下預定深度完成拐彎，水平延伸至目標含水層，相當于在地下給含水層做CT，精準找到裂隙發(fā)育區(qū)后做注漿‘手術’。”

在注10孔鉆井平臺旁，鉆工們正通過遠程控制臺調整參數(shù)?！耙郧按蜚@靠經驗，現(xiàn)在靠數(shù)據?！庇兄嗄赉@齡的老鉆工李文鋒笑著說，“你看屏幕上，鉆孔軌跡、鉆井液漏失量、巖屑成分實時顯示，遇到異常系統(tǒng)自動報警，比以前憑手感、聽聲音判斷更準確?！?/span>

這一過程依托辛安礦推行的區(qū)域治理“五按”現(xiàn)場管理法——按設計施工、按比例注漿、按要求撈取巖粉、按實際匯報參數(shù)、按期上圖分析，實現(xiàn)全過程標準化管控。

2025年，11216-4煤柱工作面回采前，辛安礦完成了一項地面區(qū)域治理工程：采用一臺定向鉆機，從地面一個主孔延伸出8個水平分支孔，像“樹根”一樣在地下400米處的目標含水層中穿梭，累計進尺4677.5米，注漿5238.17噸。

施工中，技術人員結合巖粉分析與伽馬值探測判斷層位，發(fā)現(xiàn)裂隙漏失及時補漿，使用水泥漿液搭配粉煤灰填充裂隙，在控制成本的同時加固了隔水層。該工程當年釋放受水害威脅煤量40.5萬噸。

武文清表示，正在施工的注8孔、注10孔兩項工程，預計將為-100火藥庫工作面和112701工作面新增安全煤量79萬噸。

“水情預警哨”助力水害防治

“-280大巷煤柱工作面長期觀測孔水位達-118.5米，水溫18.3攝氏度，數(shù)據正常；中央泵房排水量每小時420立方米，符合設計值……”辛安礦調度指揮中心內，值班員李玉平正在查看水文動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)。該系統(tǒng)就像礦井的“水情預警哨”，實時采集著井下4個水平、12個監(jiān)測點的數(shù)據，使水情變化盡在掌握。

“以前測水位要下井用測繩，現(xiàn)在傳感器自動采集，數(shù)據通過5G網絡實時回傳，測量精度達0.01米?！眲s彬點開水位變化曲線介紹，去年雨季，奧灰水水位3天內上漲0.8米，該系統(tǒng)觸發(fā)藍色預警后，礦方及時調整疏放水方案，有效控制了涌水量。辛安礦奧灰水水壓最高達6.2兆帕，開采標高多在-400米左右，屬典型的帶壓開采。智能監(jiān)測系統(tǒng)的應用，使水害防控從“被動應對”轉向“主動預警”。

另外，該礦還引入微震監(jiān)測系統(tǒng)。在11216-4工作面，32個檢波器已安裝到位，可捕捉煤層底板因采動引發(fā)的微小震動。武文清解釋：“辛安礦隔水層原厚度約150米，但受斷層影響，部分區(qū)域隔水層厚度減至六七十米。采動過程中，底板裂隙會產生微震信號，微震監(jiān)測系統(tǒng)可定位震源并分析能量變化，提前預警導水通道?！?025年，該系統(tǒng)曾成功捕捉到一次微小震動，礦方據此補注200噸水泥漿，排除了潛在水害隱患。

在11216-4運料巷，探放水鉆孔的視頻監(jiān)控系統(tǒng)正實時回傳畫面。防治水技術員苗振興介紹，按照《煤礦安全規(guī)程》，探放水須全程視頻監(jiān)控，每個鉆孔建立“電子檔案”，從開孔到封孔全過程可追溯。2025年疏放112104采空區(qū)積水時，視頻畫面清晰呈現(xiàn)鉆孔“透空”瞬間的水流變化，便于現(xiàn)場及時調整放水速度，降低了突水風險。目前，所有井場均安裝視頻監(jiān)控系統(tǒng)，畫面直接傳至冀中能源集團調度平臺，關鍵環(huán)節(jié)實現(xiàn)全程可查。

“四步工作法”治理老空水

除奧灰水威脅外，辛安礦還面臨小煤窯開采遺留的老空水問題。歷史上無序開采形成的老空區(qū)，與周邊含水層連通，形成新的水害隱患。針對這一情況，辛安礦探索出“查全、探清、放凈、驗準”的老空水治理“四步工作法”。

“查全、探清、放凈、驗準，這四個步驟環(huán)環(huán)相扣，一個都不能少?！痹?280南翼皮帶道，武文清指著一處鉆場介紹，2025年這里曾疏放11288采空區(qū)積水，第一步便是通過訪問老礦工、查閱歷史圖紙和開采記錄，把積水范圍、老空區(qū)分布查全摸透；第二步用瞬變電磁儀對目標區(qū)域進行探測，精準鎖定富水異常區(qū)；第三步施工3個探放水鉆孔，將老空水徹底放凈；第四步嚴格驗收，確保放水量與動水量一致，實現(xiàn)“驗準”目標，解除后續(xù)開采的水害之憂。

在112701工作面設計圖上，劉榮彬用紅筆圈出一片區(qū)域：“這里存在小窯采空區(qū)，地質條件復雜，計劃采用長距離定向鉆孔探查，一次施工200米，提升老空水探查效率和精度。”相比傳統(tǒng)鉆探方式，長距離定向鉆孔可實現(xiàn)“一次施工、多點探查”，提高老空區(qū)水情探測的準確性。

“以前防治老空水就像走鋼絲，心里沒底；現(xiàn)在有了科技手段和標準方法，我們有了底氣。”武文清說，2025年，他們共疏放老空水7.2萬立方米，探放水工程合格率100%，而2026年投入防治水的4289萬元資金中，有1008萬元專門用于112701工作面的老空水探查。

武文清算了一筆賬：“每年投在區(qū)域治理上的錢看著不少，但跟礦井安全和幾千人的飯碗比起來，這筆賬其實很劃算?！?/span>

通過應用以地面定向鉆探注漿為核心的區(qū)域治理技術，辛安礦的服務年限至少能延續(xù)至2031年，解決了近3000名職工的就業(yè)問題。

作者：王海 版面編輯：杜明陽

編輯：張瑩

來源：中國煤炭報

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