地下千米锁“蛟龙”

王伟灿

“工程治理效果非常好，不仅消除了隐患，还为我们节省了1500余万元的治理成本。”日前，说起河南省豫西煤田地质勘察有限公司（以下简称豫西公司）实施的煤矿水害治理项目，永煤集团新桥煤矿负责人高兴地说。

2022年，豫西公司承担起新桥煤矿南十一采区（北翼部分）底板水害地面区域治理工程，面对千米地下的“水魔”，豫西公司工程技术人员不畏困难，凭借过硬的综合实力和专业能力，成功降伏水害，夯实了安全生产基础。

现场勘探做设计

位于永城市的新桥煤矿南十一采区21106工作面和21108工作面富水性强，最大出水量可达到138立方米/小时，严重制约了矿井安全生产。

2022年5月，新桥煤矿决定对南十一采区进行治理，确保21106和21108工作面安全生产。但是，治理区域勘探程度低，地层破碎、地应力大、矿山压力大，构造、井下已有巷道、灰岩岩溶裂隙发育的富水性给施工带来巨大风险。

豫西公司在此前已完成河南省新乡市、陕西省长武县两项水害地面区域治理工程，积累了经验和信心。在接到项目后，迅速组织专业人员认真研究招标文件、深入现场踏勘、充分收集地质资料、精确测算分析有关技术资料。经过前期准备，工程技术部部长习通和技术人员开始了优化设计工作。

“我们结合工作面范围、井下巷道、煤层展布情况、构造特征、钻探施工效能等诸多因素，分别设计4个注浆井位，52个分支孔，勘探进尺2.6万余米，预计注浆量8万吨。”习通介绍说，通过实施定向分支孔，可以最大限度揭露储水空间和导水通道，减少井下防治水工程量，缩短治理工期，提高治理效果。

创新赶走“拦路虎”

2022年9月7日，工程一开工，钻探工作便遇到了一个“拦路虎”。

由于21106工作面黄土覆盖层厚度达330米，要想在着陆点位置准确进入目的层灰岩，必须从覆盖层开始定向。项目组成员认为，上部的黄土表层并不适宜定向。经过分析研究，豫西公司定向分公司经理侯振环决定采用大弯度、大尺寸螺杆钻具进行造斜。

“那几天，我们驻守在钻机现场，每天睡眠时间不超过4小时，实时分析定向仪器反馈的数据，及时调整技术参数，采用钻探探层、伽玛数据分析、地质导向等手段，不断优化轨迹，成功将表层套管下入稳定基岩内，赶走了钻探施工中的第一个‘拦路虎。”侯振环说。

然而，“拦路虎”不止一只。2023年5月5日，在施工21106工作面Z1、Z2两个注浆井位时，由于Z1井场生产进度迟缓，两个分支孔没有与Z2井同步完成，影响了21106工作面按时接替。

侯振环经过与技术人员多次研究商讨，决定实施“开窗”技术，推进Z1井施工效率。“所谓‘开窗技术，就是通过在Z2井主支套管内打开一个口，

沿Z1的分支轨迹到达原设计终孔位置，为Z1井分支分担工作量，以此加快21106工作面的地面钻探注浆工作。”侯振环介绍。通过这种方法，项目组终于顺利如期实现接替目标。

优化方案制对策

煤矿水害治理打钻是基础，注浆是根本。

采区底板水害地面区域治理注浆工程，就是在井下采区待采区域的地面进行钻孔，并进行高压注浆封堵，在治理范围内形成一个“水泥阻水墙”，以此来阻隔来自灰岩及以下的岩溶裂隙向外渗水。

2024年2月15日，治理区域突然出现浓度高、升压快和低压段大注浆量等情况。这种情况严重影响了治理效果，技术人员经过半天时间观察、商讨，制定出应对措施，分析大量注浆压力曲线数据，不断优化调整注浆工艺的压力、浓度、动态浆液流量、注浆材料质量等关键参数。终于在合适的压力区段注入适当流量和浓度的浆液，确保了注浆加固效果。

“地面区域治理完成后，经过井下三维电阻率法和音频电透视两种物探方法探测，治理目的层成功达到相关要求。”豫西公司总经理孟红伟笑着说。

历时1年零9个月的紧张施工，项目共完成钻探工作量26134米、注浆28.8万吨。由于工程治理效果好，矿方将21106工作面原先的“一面三巷”布置方案调整为“一面两巷”，节省设计、施工费用1500余万元，开采工作可提前近1年时间重新开始。