近日，在陜西省人民政府公布的2024年度科學技術(shù)進步獎獲獎名單中，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“動水砂化區(qū)斜井潰涌災(zāi)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(qū)“地下涌水潰砂”這一重大安全難題，獲得省科學技術(shù)進步二等獎。

西北地區(qū)煤炭資源豐富，一些礦區(qū)地表覆蓋著厚厚的風積沙和砂土層，地質(zhì)結(jié)構(gòu)脆弱，長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，地下水沖刷砂粒移動，不斷侵蝕井壁，長期涌水潰砂極易導致井壁失穩(wěn)，嚴重威脅礦井安全?！霸谶@樣的地層中掘進井筒，就像在沙子里挖通道，一旦處理不當，水和沙就會大量涌入?！笨蒲许椖拷M成員、高級工程師華照來介紹。

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)大學等單位開展產(chǎn)學研攻關(guān)，從災(zāi)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)。科研項目組首次建立了揭示水砂遷移規(guī)律的變質(zhì)量滲流力學模型，摸清了地下水砂運移規(guī)律。但理論還需轉(zhuǎn)化為實用技術(shù)，其中最關(guān)鍵的是讓注漿材料能夠在動水砂層中有效滯留和固化。針對傳統(tǒng)漿液在流動的水砂層中很容易被沖散，無法達到固結(jié)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(gòu)建起一套多層防護系統(tǒng)。首創(chuàng)高風壓旋噴分區(qū)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”，實現(xiàn)100%全地層固結(jié)。封堵涌水通道，使用水性環(huán)氧基固沙材料與黏度時變抗分散材料，通過循環(huán)泥漿攜石注漿帷幕技術(shù)，漿液滯留率達 90% ，結(jié)實率可達95%至100% ，工期節(jié)約30%至40%。通過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?shù)榷鄠€礦井中表現(xiàn)出色。井筒最大變形控制在140毫米以內(nèi)，涌水量減少近90%，徹底解決了返砂問題。隨著該技術(shù)在西北地區(qū)廣泛應(yīng)用，斜井不再畏懼流沙的威脅。

據(jù)悉，近年來陜西省煤層氣公司持續(xù)加大科研投入，實施項目60余項，投入近2億元，獲授權(quán)發(fā)明專利2項、實用新型專利78項，鑒定成果10項，形成多點突破的技術(shù)格局。