灰岩承压水上开采水害防治与地下水资源保护技术实现重大突破

经过4年多的艰苦攻关，淮北矿业煤矿深部灰岩承压水上开采水害防治与地下水资源保护技术实现新突破，有效解决了煤矿深部复杂水文地质条件下煤层开采时灰岩高承压水对采掘活动的安全威胁，煤矿开采过程中地下水资源保护成效显著。该技术的研发，对我国华北型煤田深部灰岩承压水上开采的水害防治工作极具指导意义，为实现煤矿开采的地下水资源保护提供了可靠的工程方法，使淮北矿业煤矿水害防治与地下水资源保护技术达到全国领先水平。

我国煤矿水文地质条件复杂、水害类型多样，水害威胁严重，煤炭开采与地下水资源保护始终是一对矛盾。煤矿进入深部开采后，随着灰岩含水层水压的逐步增加，传统的灰岩承压水上开采的水害防治方法，已无法满足煤矿深部开采的安全需要，矿井排水量逐年上升。特别是在当前安全生产、环境保护的形势下，如何保障煤矿职工的生命安全，确保灰岩高承压水上“零突水”的安全开采，同时实现煤矿灾害防治与地下水资源保护的双重目标，已成为煤矿企业迫在眉睫必须解决的技术难题。为解决这一难题，2014年开始，淮北矿业与西安煤科院合作研发地面定向钻孔注浆改造薄层灰岩水防治技术，针对煤矿深部灰岩水压大，井下钻探揭穿高承压含水层施工效率低，安全风险大，地下水资源流失严重等难题，率先在煤炭行业应用地面定向钻进技术，采取实验研究、预测评价、理论与工法创新和综合治理的技术路线，突破传统观念与方法，形成了集探查、治理、验证、评价的煤矿深部开采薄层灰岩水害预测与防治、地下水资源保护的理论和关键技术体系。

该项目研发组成员，淮北矿业股份公司副工程师倪建明介绍，地面定向钻孔注浆改造薄层灰岩水害防治技术破解了定向钻进技术在煤田薄层灰岩中精准判层、连续顺层钻进、水文地质评价、注浆改造与效果验证等技术难题，满足淮北矿区煤层900米埋深的安全开采需要，确立了矿井深部开采煤层下覆灰岩承压水害防治“远堵近疏、查治结合、资源开采与保护并重”的技术原则，形成了装备与工艺选择、钻孔设计与顺层钻进、连续精准判层、水文地质条件评价、注浆材料筛选、注浆改造设计、工程效果验证与评价等成套技术，实现了我国矿井水害防治技术更新换代，有力推动了煤矿水害防控和环境保护技术的科技进步。

目前该成果已在淮北矿业及相邻矿区得到推广应用。地面定向钻孔注浆改造薄层灰岩技术的研发成功，不但从根本上解决了煤矿深部灰岩承压水上开采的水害防治和地下水资源保护的技术难题，也为生产过程中出现的如隐伏陷落柱、断层滞后突水的快速封堵，地质异常体、高水位区的超前查治等特殊情况处理，提供了高效、快捷的工程方法。2014年以来，淮北矿业完成了朱庄矿、桃园矿6个标段的底板承压水害区域超前治理工程，累计区域超前治理面积351.8万平方米，解放可采储量849.15万吨，已安全采出煤量410万吨，矿井正常排水量下降40%,预计开采后可获得边际经济效益448715.4万元。采用定向钻进技术查治隐伏陷落柱2个，快速治理突水事故4起，处理井下巷道漏浆、治理灰岩高水位区各1处。该技术在全国推广应用后，经济和社会效益巨大。

地面定向钻孔注浆改造薄层灰岩技术的研发，从根本上扭转了底板灰岩承压水害防治的被动局面，实现了底板灰岩承压水害防治从井下查治向井上查治、井上下联合验证的转变，从措施防范向工程治理的转变，从逐面治理向区域治理的转变，从采前治理向掘前治理的转变，从被动防治向治保结合的转变，实现了灾害防治与地下水资源保护的双重目的，为实现煤矿“零突水”的目标提供了可靠的技术支撑。

据淮北矿业技术中心负责人臧明甫介绍，淮北矿业集团高度重视科研创新工作，近5年来，累计完成研发项目190余项，推广应用117项，73项科技成果获省级以上奖励。 （责编 徐成贵）