兗礦集團(tuán)總工程師孟祥軍日前介紹說，“凍結(jié)法應(yīng)用于石拉烏素煤礦和營盤壕煤礦的6個深大井筒，創(chuàng)造了凍結(jié)孔固管充填高度300米的世界紀(jì)錄和凍結(jié)基巖井筒度849.5米的世界紀(jì)錄，示范工程總計節(jié)約工程造價約1.1億元，獲2018年度中煤協(xié)會科技進(jìn)步一等獎。”

我國煤炭資源在地理分布上呈現(xiàn)著“北富南貧”的總格局，且主要集中分布在山西、內(nèi)蒙古、陜西、新疆、貴州、寧夏等6省(自治區(qū))，其中晉、蒙、陜煤炭資源尤其豐富，被譽(yù)為“烏金三角”，有約3.58萬億噸的煤炭資源深埋在“烏金三角”深厚富水軟巖之下。

2002年以來，我國煤炭開發(fā)的重點向西部和深部轉(zhuǎn)移。“然而，在西部地區(qū)深大井筒建設(shè)過程中，很普遍地遇到孔隙、裂隙復(fù)合含水軟巖等復(fù)雜巖層條件，注漿法堵水屢遭失敗，井點抽水法降水也鮮能成功，前期有近20個井筒用普通法鑿井失敗，造成重大損失。”孟祥軍說，“慘痛的教訓(xùn)證明，在西部地區(qū)復(fù)雜巖層中必須采用凍結(jié)法開鑿深大井筒!”

2010年底，兗礦集團(tuán)正式進(jìn)軍“烏金三角”，相繼開發(fā)建設(shè)金雞灘、轉(zhuǎn)龍灣、石拉烏素、營盤壕等千萬噸級礦井。“到了這里后，我們了解到傳統(tǒng)的‘普通法加注漿法’不適應(yīng)這里的深富水軟巖地質(zhì)條件。”孟祥軍解說，“2010年1月，我們正式立項深厚富水軟巖大直徑立井及毗鄰硐室凍結(jié)法開鑿關(guān)鍵技術(shù)，在石拉烏素礦開展技術(shù)攻關(guān)，就是要攻克巖層凍結(jié)孔固管封水、巖層凍結(jié)壁設(shè)計、內(nèi)層井壁防裂、井筒與硐室整體凍結(jié)和砌筑四項關(guān)鍵技術(shù)。”

在鄂爾多斯能化公司，副總工程師周霖詳細(xì)介紹了深厚富水軟巖大直徑立井及毗鄰硐室凍結(jié)法開鑿關(guān)鍵技術(shù)：“四項關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)中，巖層凍結(jié)孔固管封水技術(shù)，掌握了漿液流動、混合及性能劣化規(guī)律，發(fā)明了長時穩(wěn)定、耐凍融的高性能緩凝水泥漿液，研發(fā)了以“孔徑—管徑相匹配，隔離液+壓漿參數(shù)精準(zhǔn)控制”為核心的施工工藝;巖層凍結(jié)壁設(shè)計中，首次建立考慮孔隙水作用和不均勻地應(yīng)力場的巖層凍結(jié)壁設(shè)計理論;在內(nèi)層井壁防裂技術(shù)中，發(fā)現(xiàn)內(nèi)壁開裂漏水的新機(jī)理，研發(fā)成功內(nèi)壁防裂新技術(shù);在井筒與毗鄰硐室整體凍結(jié)和砌筑技術(shù)中，提出了井筒與硐室整體連續(xù)砌筑工藝，首次實現(xiàn)井筒與箕斗裝載硐室凍結(jié)法聯(lián)合開鑿，實現(xiàn)了含水巖層中硐室快速、優(yōu)質(zhì)施工。

“采用這些關(guān)鍵技術(shù)，石拉烏素礦主井2013年2月1日動工，當(dāng)年到底，井筒深748米，全身凍結(jié)760米，外壁從650公分減少到400公分。”周霖說，“井筒瘦身，封水效果好，干井基本看不到水。僅石拉烏素三個井筒，就節(jié)省4000多萬元。”

隨后，這些成熟的凍結(jié)技術(shù)又移植到營盤壕礦，同樣是當(dāng)年開工當(dāng)年到底，六個井筒共節(jié)省投資1億多元。憑這項關(guān)鍵技術(shù)，兗礦集團(tuán)在烏金三角打出了名聲，也樹立了威望。“只要是兗礦的，他們都愿意合作。”

“我國煤炭開發(fā)格局正由‘中東部為主、區(qū)域性保障’轉(zhuǎn)為‘中西部為主、向晉陜內(nèi)蒙集中’發(fā)展。”在中國科學(xué)研究總院近期舉辦的“煤炭革命的戰(zhàn)略與方向”成果發(fā)布會上，中國煤炭工業(yè)協(xié)會副秘書長張宏介紹。他說，隨著東部老礦區(qū)資源枯竭，大部分衰老煤礦逐漸退出，西南地區(qū)資源賦存條件較差，煤礦安全生產(chǎn)壓力大，全國煤炭生產(chǎn)越來越向晉陜內(nèi)蒙古地區(qū)集中。

“在復(fù)雜巖層地區(qū)深大井筒建井技術(shù)是一個具有挑戰(zhàn)性的難題，建井技術(shù)問題不解決，深厚富水軟巖地層下的煤田開發(fā)就無法實現(xiàn)，它決定著建井工程的成敗，也關(guān)系著巨大的經(jīng)濟(jì)效益。”孟祥軍說，“項目取得直接經(jīng)濟(jì)效益超億元，使我國凍結(jié)法鑿井技術(shù)水平跨上一個新臺階，進(jìn)入世界領(lǐng)先水平行列，為井工開采我國深厚富水軟巖下的礦物資源創(chuàng)造了條件。”

(關(guān)鍵字：兗礦 采礦 紀(jì)錄)