“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(tuán)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(jī)隊隊長趙立普盯著屏幕上跳動的數(shù)據(jù)，向鉆井平臺下達(dá)指令。風(fēng)中，高達(dá)30米的鉆井機(jī)組緩緩?fù)Ｖ惯\轉(zhuǎn)；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(kuò)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(jìn)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(qiáng)徑流帶，水文地質(zhì)條件極其復(fù)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(shù)，辛安礦不僅有效應(yīng)對了先天水害挑戰(zhàn)，還進(jìn)一步夯實了安全生產(chǎn)基礎(chǔ)，延續(xù)了礦井服務(wù)年限。

給含水層做CT與“手術(shù)”

“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(gòu)造圖直言，“井下550米厚的奧陶系灰?guī)r含水層富水性極強(qiáng)，當(dāng)?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?！?/span>

劉榮彬接著介紹，井田內(nèi)斷層如織，僅已探明的斷層就有28條。上世紀(jì)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(bǔ)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(jīng)暗河、裂隙等導(dǎo)水通道進(jìn)入井田，形成了“地面降雨—地下補(bǔ)水—礦井涌水”的水害鏈條。

面對復(fù)雜的水文地質(zhì)條件，辛安礦持續(xù)探索與應(yīng)用防治水技術(shù)。2012年，冀中能源集團(tuán)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(shù)，研發(fā)出適用于煤礦的定向鉆探注漿技術(shù)。該技術(shù)通過定向鉆機(jī)讓鉆桿實現(xiàn)精準(zhǔn)拐彎，對奧灰含水層進(jìn)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(biāo)，而定向鉆探能實時調(diào)整軌跡?！闭诂F(xiàn)場指導(dǎo)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(dǎo)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(zhǔn)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(zhǔn)控制鉆具轉(zhuǎn)向，讓鉆桿在地下預(yù)定深度完成拐彎，水平延伸至目標(biāo)含水層，相當(dāng)于在地下給含水層做CT，精準(zhǔn)找到裂隙發(fā)育區(qū)后做注漿‘手術(shù)’?！?/span>

在注10孔鉆井平臺旁，鉆工們正通過遠(yuǎn)程控制臺調(diào)整參數(shù)。“以前打鉆靠經(jīng)驗，現(xiàn)在靠數(shù)據(jù)?！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(zhǔn)確。”

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(shè)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(biāo)準(zhǔn)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(jī)，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(biāo)含水層中穿梭，累計進(jìn)尺4677.5米，注漿5238.17噸。

施工中，技術(shù)人員結(jié)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(bǔ)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(dāng)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(yù)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(yù)警哨”助力水害防治

“-280大巷煤柱工作面長期觀測孔水位達(dá)-118.5米，水溫18.3攝氏度，數(shù)據(jù)正常；中央泵房排水量每小時420立方米，符合設(shè)計值……”辛安礦調(diào)度指揮中心內(nèi)，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(yù)警哨”，實時采集著井下4個水平、12個監(jiān)測點的數(shù)據(jù)，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(jù)通過5G網(wǎng)絡(luò)實時回傳，測量精度達(dá)0.01米。”劉榮彬點開水位變化曲線介紹，去年雨季，奧灰水水位3天內(nèi)上漲0.8米，該系統(tǒng)觸發(fā)藍(lán)色預(yù)警后，礦方及時調(diào)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(dá)6.2兆帕，開采標(biāo)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(yīng)用，使水害防控從“被動應(yīng)對”轉(zhuǎn)向“主動預(yù)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(chǎn)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(yù)警導(dǎo)水通道?！?025年，該系統(tǒng)曾成功捕捉到一次微小震動，礦方據(jù)此補(bǔ)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(shù)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(diào)整放水速度，降低了突水風(fēng)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(tuán)調(diào)度平臺，關(guān)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(zhǔn)”的老空水治理“四步工作法”。

“查全、探清、放凈、驗準(zhǔn)，這四個步驟環(huán)環(huán)相扣，一個都不能少。”在-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(biāo)區(qū)域進(jìn)行探測，精準(zhǔn)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(yán)格驗收，確保放水量與動水量一致，實現(xiàn)“驗準(zhǔn)”目標(biāo)，解除后續(xù)開采的水害之憂。

在112701工作面設(shè)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(zhì)條件復(fù)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(zhǔn)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(biāo)準(zhǔn)方法，我們有了底氣?！蔽湮那逭f，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(yīng)用以地面定向鉆探注漿為核心的區(qū)域治理技術(shù)，辛安礦的服務(wù)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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