煤炭開采與地下水資源保護(hù)矛盾“和解”

日前，淮北礦區(qū)煤層底板高承壓薄層灰?guī)r重大水患地面順層孔探查治理與檢驗(yàn)評(píng)價(jià)一體化關(guān)鍵理論技術(shù)項(xiàng)目榮獲2020年度中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。這項(xiàng)技術(shù)的魅力在哪兒，技術(shù)突破點(diǎn)又在哪兒?帶著問題，筆者進(jìn)行了深入了解。

據(jù)介紹，我國煤礦水文地質(zhì)條件復(fù)雜、水害類型多樣，水害威脅嚴(yán)重，煤炭開采與地下水資源保護(hù)始終存在矛盾。煤礦進(jìn)入深部開采后，隨著灰?guī)r含水層水壓的逐步增大，傳統(tǒng)的灰?guī)r承壓水上開采的水害防治方法已無法滿足煤礦深部開采的安全需要，礦井排水量逐年上升。特別是在當(dāng)前安全生產(chǎn)、環(huán)境保護(hù)的形勢下，如何保障煤礦職工的生命安全，確?；?guī)r高承壓水上“零突水”安全開采，實(shí)現(xiàn)煤礦災(zāi)害防治與地下水資源保護(hù)的雙重目標(biāo)，已成為煤礦企業(yè)必須解決的技術(shù)難題。

為解決煤礦深部開采水害防治、地下水資源保護(hù)的難題，從2014年開始，安徽淮北礦業(yè)集團(tuán)與中國煤炭科工集團(tuán)西安研究院合作研發(fā)地面定向鉆孔注漿改造薄層灰?guī)r水害防治技術(shù)，針對(duì)煤礦深部灰?guī)r水壓大，井下鉆探揭穿高承壓含水層施工效率低、安全風(fēng)險(xiǎn)高，地下水資源流失嚴(yán)重等難題，率先在煤炭行業(yè)應(yīng)用地面定向鉆進(jìn)技術(shù)，采用實(shí)驗(yàn)研究、預(yù)測評(píng)價(jià)、理論與工法創(chuàng)新和綜合治理技術(shù)，突破傳統(tǒng)觀念與方法，形成了集探查、治理、驗(yàn)證、評(píng)價(jià)于一體的煤礦深部開采薄層灰?guī)r水害預(yù)測與防治、地下水資源保護(hù)的理論和關(guān)鍵技術(shù)體系。

該項(xiàng)目研發(fā)組成員，淮北礦業(yè)股份公司副總工程師倪建明介紹，地面定向鉆孔注漿改造薄層灰?guī)r水害防治技術(shù)，破解了定向鉆進(jìn)技術(shù)在煤田薄層灰?guī)r中精準(zhǔn)判層、連續(xù)順層鉆進(jìn)、水文地質(zhì)評(píng)價(jià)、注漿改造與效果驗(yàn)證等難題，滿足了淮北礦區(qū)煤層900米埋深的安全開采需要，明確了礦井深部開采煤層下覆灰?guī)r承壓水害防治“遠(yuǎn)堵近疏、查治結(jié)合、資源開采與保護(hù)并重”的技術(shù)原則，形成了裝備與工藝選擇、鉆孔設(shè)計(jì)與順層鉆進(jìn)、連續(xù)精準(zhǔn)判層、水文地質(zhì)條件評(píng)價(jià)、注漿材料篩選、注漿改造設(shè)計(jì)、工程效果驗(yàn)證與評(píng)價(jià)等成套技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了我國礦井水害防治技術(shù)更新?lián)Q代，有力推動(dòng)了煤礦水害防治和環(huán)境保護(hù)技術(shù)的進(jìn)步。

2014年以來，淮北礦業(yè)集團(tuán)完成了朱莊礦、桃園礦6個(gè)標(biāo)段的底板承壓水害區(qū)域超前治理工程，累計(jì)區(qū)域超前治理面積351.8萬平方米，解放可采儲(chǔ)量849.15萬噸，已安全采出煤炭資源410萬噸，礦井正常排水量下降40%;采用定向鉆進(jìn)技術(shù)查治隱伏陷落柱2個(gè)，快速處理突水事故4起，處理井下巷道漏漿、治理灰?guī)r高水位區(qū)各1處。目前，這一技術(shù)成果已在淮北礦業(yè)集團(tuán)及相鄰礦區(qū)得到推廣應(yīng)用，在全國推廣應(yīng)用后將產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

據(jù)了解，地面定向鉆孔注漿改造薄層灰?guī)r水害防治技術(shù)的研發(fā)，從根本上扭轉(zhuǎn)了底板灰?guī)r承壓水害防治的被動(dòng)局面，實(shí)現(xiàn)了底板灰?guī)r承壓水害防治從井下查治向井上查治、井上下聯(lián)合驗(yàn)證的轉(zhuǎn)變、從措施防范向工程治理的轉(zhuǎn)變、從逐面治理向區(qū)域治理的轉(zhuǎn)變、從采前治理向掘前治理的轉(zhuǎn)變、從被動(dòng)防治向治保結(jié)合的轉(zhuǎn)變，實(shí)現(xiàn)了災(zāi)害防治與地下水資源保護(hù)的雙重目標(biāo)，為實(shí)現(xiàn)煤礦“零突水”的目標(biāo)提供了可靠的技術(shù)支撐。

淮北礦業(yè)集團(tuán)技術(shù)中心負(fù)責(zé)人表示，該集團(tuán)高度重視科研創(chuàng)新工作，近5年來，累計(jì)完成研發(fā)項(xiàng)目190余項(xiàng)，推廣應(yīng)用117項(xiàng)，其中有73項(xiàng)科技成果獲省級(jí)以上獎(jiǎng)勵(lì)。