地下千米鎖“蛟龍”

王偉燦

“工程治理效果非常好，不僅消除了隱患，還為我們節(jié)省了1500余萬元的治理成本?！比涨埃f起河南省豫西煤田地質(zhì)勘察有限公司（以下簡稱豫西公司）實施的煤礦水害治理項目，永煤集團新橋煤礦負(fù)責(zé)人高興地說。

2022年，豫西公司承擔(dān)起新橋煤礦南十一采區(qū)（北翼部分）底板水害地面區(qū)域治理工程，面對千米地下的“水魔”，豫西公司工程技術(shù)人員不畏困難，憑借過硬的綜合實力和專業(yè)能力，成功降伏水害，夯實了安全生產(chǎn)基礎(chǔ)。

現(xiàn)場勘探做設(shè)計

位于永城市的新橋煤礦南十一采區(qū)21106工作面和21108工作面富水性強，最大出水量可達(dá)到138立方米/小時，嚴(yán)重制約了礦井安全生產(chǎn)。

2022年5月，新橋煤礦決定對南十一采區(qū)進行治理，確保21106和21108工作面安全生產(chǎn)。但是，治理區(qū)域勘探程度低，地層破碎、地應(yīng)力大、礦山壓力大，構(gòu)造、井下已有巷道、灰?guī)r巖溶裂隙發(fā)育的富水性給施工帶來巨大風(fēng)險。

豫西公司在此前已完成河南省新鄉(xiāng)市、陜西省長武縣兩項水害地面區(qū)域治理工程，積累了經(jīng)驗和信心。在接到項目后，迅速組織專業(yè)人員認(rèn)真研究招標(biāo)文件、深入現(xiàn)場踏勘、充分收集地質(zhì)資料、精確測算分析有關(guān)技術(shù)資料。經(jīng)過前期準(zhǔn)備，工程技術(shù)部部長習(xí)通和技術(shù)人員開始了優(yōu)化設(shè)計工作。

“我們結(jié)合工作面范圍、井下巷道、煤層展布情況、構(gòu)造特征、鉆探施工效能等諸多因素，分別設(shè)計4個注漿井位，52個分支孔，勘探進尺2.6萬余米，預(yù)計注漿量8萬噸?！绷?xí)通介紹說，通過實施定向分支孔，可以最大限度揭露儲水空間和導(dǎo)水通道，減少井下防治水工程量，縮短治理工期，提高治理效果。

創(chuàng)新趕走“攔路虎”

2022年9月7日，工程一開工，鉆探工作便遇到了一個“攔路虎”。

由于21106工作面黃土覆蓋層厚度達(dá)330米，要想在著陸點位置準(zhǔn)確進入目的層灰?guī)r，必須從覆蓋層開始定向。項目組成員認(rèn)為，上部的黃土表層并不適宜定向。經(jīng)過分析研究，豫西公司定向分公司經(jīng)理侯振環(huán)決定采用大彎度、大尺寸螺桿鉆具進行造斜。

“那幾天，我們駐守在鉆機現(xiàn)場，每天睡眠時間不超過4小時，實時分析定向儀器反饋的數(shù)據(jù)，及時調(diào)整技術(shù)參數(shù)，采用鉆探探層、伽瑪數(shù)據(jù)分析、地質(zhì)導(dǎo)向等手段，不斷優(yōu)化軌跡，成功將表層套管下入穩(wěn)定基巖內(nèi)，趕走了鉆探施工中的第一個‘?dāng)r路虎。”侯振環(huán)說。

然而，“攔路虎”不止一只。2023年5月5日，在施工21106工作面Z1、Z2兩個注漿井位時，由于Z1井場生產(chǎn)進度遲緩，兩個分支孔沒有與Z2井同步完成，影響了21106工作面按時接替。

侯振環(huán)經(jīng)過與技術(shù)人員多次研究商討，決定實施“開窗”技術(shù)，推進Z1井施工效率?！八^‘開窗技術(shù)，就是通過在Z2井主支套管內(nèi)打開一個口，

沿Z1的分支軌跡到達(dá)原設(shè)計終孔位置，為Z1井分支分擔(dān)工作量，以此加快21106工作面的地面鉆探注漿工作?！焙钫癍h(huán)介紹。通過這種方法，項目組終于順利如期實現(xiàn)接替目標(biāo)。

優(yōu)化方案制對策

煤礦水害治理打鉆是基礎(chǔ)，注漿是根本。

采區(qū)底板水害地面區(qū)域治理注漿工程，就是在井下采區(qū)待采區(qū)域的地面進行鉆孔，并進行高壓注漿封堵，在治理范圍內(nèi)形成一個“水泥阻水墻”，以此來阻隔來自灰?guī)r及以下的巖溶裂隙向外滲水。

2024年2月15日，治理區(qū)域突然出現(xiàn)濃度高、升壓快和低壓段大注漿量等情況。這種情況嚴(yán)重影響了治理效果，技術(shù)人員經(jīng)過半天時間觀察、商討，制定出應(yīng)對措施，分析大量注漿壓力曲線數(shù)據(jù)，不斷優(yōu)化調(diào)整注漿工藝的壓力、濃度、動態(tài)漿液流量、注漿材料質(zhì)量等關(guān)鍵參數(shù)。終于在合適的壓力區(qū)段注入適當(dāng)流量和濃度的漿液，確保了注漿加固效果。

“地面區(qū)域治理完成后，經(jīng)過井下三維電阻率法和音頻電透視兩種物探方法探測，治理目的層成功達(dá)到相關(guān)要求。”豫西公司總經(jīng)理孟紅偉笑著說。

歷時1年零9個月的緊張施工，項目共完成鉆探工作量26134米、注漿28.8萬噸。由于工程治理效果好，礦方將21106工作面原先的“一面三巷”布置方案調(diào)整為“一面兩巷”，節(jié)省設(shè)計、施工費用1500余萬元，開采工作可提前近1年時間重新開始。