近日，在陜西省人民政府公布的2024年度科學(xué)技術(shù)進(jìn)步獎獲獎名單中，由陜西省煤層氣公司和曹家灘礦業(yè)公司聯(lián)合高校共同完成的“動(dòng)水砂化區斜井潰涌災變機理與協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)”榜上有名，因成功解決西北礦區“地下涌水潰砂”這一重大安全難題，獲得省科學(xué)技術(shù)進(jìn)步二等獎。

西北地區煤炭資源豐富，一些礦區地表覆蓋著(zhù)厚厚的風(fēng)積沙和砂土層，地質(zhì)結構脆弱，長(cháng)期受地下水沖刷形成孔隙大、滲透性強的“砂化層”。當煤礦井巷穿越該地層時(shí)，地下水沖刷砂粒移動(dòng)，不斷侵蝕井壁，長(cháng)期涌水潰砂極易導致井壁失穩，嚴重威脅礦井安全?！霸谶@樣的地層中掘進(jìn)井筒，就像在沙子里挖通道，一旦處理不當，水和沙就會(huì )大量涌入?！笨蒲许椖拷M成員、高級工程師華照來(lái)介紹。

面對這一行業(yè)難題，陜西省煤層氣公司聯(lián)合曹家灘礦業(yè)公司、中國礦業(yè)大學(xué)等單位開(kāi)展產(chǎn)學(xué)研攻關(guān)，從災變機理、功能材料和技術(shù)工藝三方面突破，成功研發(fā)協(xié)同控制關(guān)鍵技術(shù)?？蒲许椖拷M首次建立了揭示水砂遷移規律的變質(zhì)量滲流力學(xué)模型，摸清了地下水砂運移規律。但理論還需轉化為實(shí)用技術(shù)，其中最關(guān)鍵的是讓注漿材料能夠在動(dòng)水砂層中有效滯留和固化。針對傳統漿液在流動(dòng)的水砂層中很容易被沖散，無(wú)法達到固結效果的困難，科研項目組提出“井壁-水-砂-一體化協(xié)同控制”思路，為井筒構建起一套多層防護系統。首創(chuàng )高風(fēng)壓旋噴分區分段沖洗技術(shù)，單孔可強力沖出5至8立方米的流沙，徹底打通砂層注漿“經(jīng)脈”，實(shí)現100%全地層固結。封堵涌水通道，使用水性環(huán)氧基固沙材料與黏度時(shí)變抗分散材料，通過(guò)循環(huán)泥漿攜石注漿帷幕技術(shù)，漿液滯留率達 90% ，結實(shí)率可達95%至100% ，工期節約30%至40%。通過(guò)井壁二次補強和壁后注漿改性技術(shù)，形成“井筒強化+砂層沖洗+地面帷幕+壁后改性”四重防護體系。該技術(shù)體系在曹家灘、小保當等多個(gè)礦井中表現出色。井筒最大變形控制在140毫米以?xún)?，涌水量減少近90%，徹底解決了返砂問(wèn)題。隨著(zhù)該技術(shù)在西北地區廣泛應用，斜井不再畏懼流沙的威脅。

據悉，近年來(lái)陜西省煤層氣公司持續加大科研投入，實(shí)施項目60余項，投入近2億元，獲授權發(fā)明專(zhuān)利2項、實(shí)用新型專(zhuān)利78項，鑒定成果10項，形成多點(diǎn)突破的技術(shù)格局。