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中煤矿山建设集团三十工程处 白家海子煤矿“治水绝技”降服“水老虎”

2026/8/10 0:33:45    经验交流
   【本网讯】地处鄂尔多斯盆地北部、毛乌素沙地腹地的白家海子煤矿,在强富水微孔隙砂岩水害治理领域取得关键性技术突破。近日,从中国煤炭建设协会传来消息,中煤矿山建设集团三十工程处白家海子项目部完成的《煤仓过强富水含水层帷幕预注浆掘进施工工法》,获评2025年煤炭行业(部级)工程建设工法,技术成果经行业专家鉴定达到国内领先水平,并荣获2025年煤炭行业工程建设质量管理小组活动一等成果。

       鄂尔多斯盆地侏罗系砂岩含水层以“孔隙-微裂隙”双重介质为典型特征,渗透系数普遍在0.05m/d左右,属典型的低渗透地层。白家海子煤矿2-2煤底板发育一层厚度达13.3米的强富水含水层,传统注浆工艺在此类地层中面临“浆液扩散难、充填效率低”的技术瓶颈。技术团队以系统化思维重构注浆治水全流程,从地质研判、空间布孔、浆液选型到过程管控逐环突破,用一套环环相扣的技术链条将“水老虎”成功降服。

        三环锁水:外堵中疏内验构建立体防线

       项目团队深知,注浆效果取决于对地层结构的精准把握。施工前,技术骨干充分收集主井、副井、风井及邻近巷道揭露的水文地质资料,建立起详实的“地下水动态档案”。探放水钻孔施工中,单孔最大出水量40立方米每小时、水压稳定在1.1兆帕的关键数据,为空间布孔提供了精确坐标。基于“外围封堵、逐级加固”的治理思路,团队设计了外、中、内三环帷幕布孔方案:外环15个孔构筑第一道防线,拦截外围地下水补给;中环15个孔实施主力封堵,切断主要导水通道;内环7个孔兼做检查与补注,验证扩散半径并填补盲区。三环交叉布置、互为校验,37个主孔加15个动态加密孔在空间上形成一张疏密有致的立体治水网。

        双液封隙:水泥粗充化学浆细渗实现全尺度覆盖

        浆液选型直接决定注浆成效。针对不同开度裂隙的充填需求,团队制定了“水泥浆+化学浆”双液交替注浆的精细化工艺。奇数号孔先注普通水泥浆,利用其颗粒沉淀与滤渗特性,充填大开度裂隙、搭建骨架;偶数号孔再注ZK-Ⅲ溶胶树脂化学浆液,凭借其低粘度、高渗透的优势,进入0.06毫米以上的微细孔隙进行二次封堵。两种浆液一粗一细、一前一后,形成了从宏观裂隙到微观孔隙的全尺度覆盖,有效解决了单一浆液“顾此失彼”的难题。

       梯次卸压:分段注浆化解底鼓风险

        注浆压力是决定帷幕质量的核心参数,设计终压需达16兆帕以上。然而,煤仓上口为8米乘8米的大空间结构,底板仅有一层1至2米厚的粉砂岩,承压能力有限。当注浆压力超过20兆帕时,煤仓中心出现底鼓。面对这一突发状况,团队没有盲目降压了事,而是从机理上重新审视高压注浆与围岩承载之间的平衡点,拿出了多级套管前进式分段注浆的系统解决方案。下设两级套管,将31米孔深划分为四个注浆段,每段单独施注、逐段推进,终压根据段位特征差异化设定在15至18兆帕之间。这一“化整为零、梯次施压”的策略,既满足了各深度段对注浆压力的差异化需求,又将底鼓风险化解在萌芽状态。

        数据导航:动态反馈驱动精准决策

       项目团队将智能化手段融入施工全过程,建立了注浆参数实时采集与动态反馈机制。注浆压力、流量、注入量等关键数据随钻随录、动态分析,技术人员据此灵活调整钻孔间距、浆液配比和注浆顺序。先施工奇数孔注水泥浆,根据其吃浆量和压力响应速率,反推裂隙发育特征,再据此优化偶数孔化学浆的配比和注入量。内环检查孔的出水数据直接用于验证扩散半径,一旦发现局部盲区,立即启动动态加密孔补充注浆。这一“边注边看、边看边调”的闭环模式,让每一次注浆都有数据支撑、每一次调整都有据可依,彻底告别了“大概齐”的经验主义。

        治理答卷:单孔水量由40方骤降至3.9方

       经过精细化施工,技术成果交出了一份过硬的成绩单:累计完成74个注浆孔,消耗化学浆335吨。1号煤仓钻孔单孔涌水量由原始的35至40立方米每小时锐减至3.9立方米每小时以下,衰减率超过90%。预计煤仓开挖后总涌水量控制在10立方米每小时以内,完全满足安全施工要求。

       下一步,中煤矿山建设集团三十工程处将持续深化微孔隙低渗透砂岩注浆机理研究,结合岩石CT扫描、渗流试验等精细化手段,进一步完善“三环锁水、双液封隙、梯次卸压、数据导航”的技术体系,推动这一部级工法在西部富水矿区更广泛地推广应用,以系统化创新赋能煤炭行业高质量发展。



本网通讯员:李继峰 赵娜娜
编 辑:胡九潭


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