千米地下锁蛟龙

“这项工程治理效果非常好，不但有效消除了两个工作面的水害隐患，还为我们节省了1500余万元的治理成本。能够完成治理难度如此大的工程，河南豫西公司综合实力和专业能力非同一般！”近日，看到工程验收专家给出的一组组满意数据，永煤集团新桥煤矿负责人发出了这样的感慨。

永煤集团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钻探施工风险高、难度大，河南省豫西煤田地质勘察有限公司却能闯过一道道难关，降服千米地下的“水魔”，他们是如何做到的？

信心，源自实力

新桥煤矿南十一采区21106工作面和21108工作面为重点接替单元，底板为灰岩岩溶裂隙发育，富水性强，出水层位多，最大出水量138立方米/小时，水患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，对治理区内的岩溶裂隙、导水通道及储水空间进行高压注浆，将强含水层改造为隔水层，确保21106和21108工作面安全回采。但是，这一项目治理区域勘探程度低，地层破碎、地应力大，加之井下已有巷道和灰岩中的富水性给施工带来巨大风险，多个勘探队望而却步。

豫西公司接手这项工程是有底气的，公司技术人员之前施工了河南新乡、陕西长武两项水害地面区域治理工程，积累了丰富经验。承揽新桥煤矿项目后，公司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，随后，工程技术部部长习通和技术人员开始合理优化设计工作。

“我们结合工作面范围、井下巷道、煤层分布、构造特征、钻探施工效能等诸多因素，在21106工作面和21108工作面分别设计4个注浆井位、52个分支孔，钻孔呈‘鱼骨状’，勘探进尺26000余米，预计注浆量8万吨。”习通介绍说，通过实施定向分支孔，可最大限度探明千米地下灰岩储水空间和导水通道，精准实施井下注浆，缩短治理工期，提高治理效果。这一设计方案获得了矿方的肯定。

为确保优质高效完成项目，豫西公司调集精兵强将到项目部，专门投资1000余万元购置了国内先进的数字化模块钻机，为提升工程合同履约能力奠定了坚实基础。在定向装备方面，公司首次将石油天然气行业水平井导向技术中的方位伽马应用于水害地面治理水平分支钻孔中，解决了薄层灰岩中顺层率低的技术难题，确保了工程施工质量。

攻坚，依靠创新

2022年9月7日，工程一开工，钻探工作便遭遇“下马威”。

21106工作面Z1、Z2井黄土覆盖层厚度达330米，而适宜定向的基岩段垂深不足80米，要想在着陆点位置准确进入目的层灰岩，使其达到设计井斜要求，必须从覆盖层开始定向。然而，上部表层为超软地层，并不适宜定向。

经过一番分析研究，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。“那几天里，我们驻守在钻机现场，每天的睡眠时间几乎只有4小时。”侯振环说，“我们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、地质导向等手段确定目的层，推动钻井轨迹正常前进，保证表土层造斜率达到预期效果，最终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’。”

在二开着陆过程中，面对多变的地层，工程技术人员创新应用井眼轨迹地质模拟技术和岩屑录井资料，结合井眼轨迹软件，实施井身质量监测和地层预测。此外，他们还对斜井垂深进行计算，与邻井地层进行对比，在三维空间剖面图和平面图上投影，再对比钻井眼轨迹与设计井眼轨迹的吻合情况，保证钻头走向和地层变化始终处于“被掌控”状态。这一技术创新，既解决了反复找层、频繁侧钻的问题，又保证了工程钻井顺利施工。

2023年5月5日，在21106工作面Z1、Z2两个注浆井位施工中，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。如何确保如期完成注浆工作？侯振环与技术人员经过多次研究，决定实施“开窗”，推进Z1井施工效率。“所谓‘开窗’技术，就是在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。”侯振环解释说。然而，在套管“开窗”坐封斜向器时，又遇到了新问题。由于开窗位置井斜接近60°，斜向器选型与无线随钻设备并不匹配，导致无法进行“开窗”作业。无奈，侯振环决定采用地面定向法，先模拟好斜向器入井后的“姿势”，再从井口将斜向器摆放在设计位置，从而顺利完成了Z2井主支套管“开窗”作业，如期实现21106工作面注浆、采掘工作面接替目标。

卓越，植根专业

工程技术人员分析制浆材料配比

煤矿水害治理中，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，简单地说就是在井下采区待采区域的地面范围施工地面近水平的钻孔，顺层探查灰岩裂隙，通过实施高压注浆封堵，在治理范围内形成一个整体的“水泥阻水墙”，以阻隔来自灰岩及以下的岩溶裂隙水。

“在注浆治理中，我们采取了‘两步走’的方法，对采区底板水害地面区域治理进行改造，同时加固隔水层，实现治理水害的同时保证绿色开采，缓解矿井生产衔接的紧张局面。”豫西公司安全生产部部长刘海林说。为提高治理效果，豫西公司采用了智能集中制浆站，运用自动控制、系统集成、组态软件技术，实现了注浆站的模块化和自动化，确保浆液密度稳定、均匀。“这种智能集中制浆站配有全自动称重与送料系统，能准确控制配合比、设置搅拌时间、自动完成制浆输浆，真正实现自动化操作。”豫西公司总工程师王怀说，“智能制浆系统有效提高了煤层底板注浆加固质量和效率。”

2024年2月15日，治理区域突然出现注浆浓度高、升压快和低压段大注浆量等情况，严重影响治理效果。技术人员经过半天时间的观察、商讨，制定了“进行动态调整，保障目的层注浆加固质量”的措施，通过分析注浆压力曲线数据，多次优化调整注浆工艺压力、浓度、动态浆液流量、注浆材料配比等技术参数，终于使各项压力值达到合理范围，正常浆液源源不断地注入井内。

历经一年九个月的紧张施工，豫西公司承担的永煤集团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，共完成钻探工作量26134米，完成注浆28.80万吨，在治理区内形成一道坚固的“水泥阻水墙”。

地面区域治理完成后，经过井下物探探测，新桥煤矿水害地面区域治理效果均达到《煤矿防治水细则》和《煤矿防治水“三区”管理办法》相关要求。“由于工程治理效果好，矿方将21106工作面原定的‘一面三巷’布置方案调整为‘一面两巷’，节省940米中间巷的设计、施工费用1500余万元，工作面回采可提前近1年时间。”豫西公司总经理孟红伟笑着说。

面对千米地下的“水魔”，豫西公司工程技术人员不畏困难、敢于创新，施展各种“魔法”，成功降服影响煤矿安全生产的“蛟龙”，夯实了新桥煤矿安全发展基础。