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“這項工程消除了煤礦水害隱患，解放優(yōu)質(zhì)煤炭資源200多萬噸，顯示出中煤水文局集團的綜合實力。”冀中能源峰峰集團總工程師孟憲營如是說土壤鉆機。

2020年4月1日，孟憲營率領的專家組完成了中煤水文局集團承擔的冀中能源峰峰集團辛安礦-500北翼極復雜區(qū)的地面區(qū)域治理工程的驗收。由此，中煤水文局集團水文三隊歷時3年施工的辛安項目圓滿畫上句號。

信心，源自實力

辛安礦水患危害之大，治理難度之大，在整個煤礦防治水領域“名聲在外”。

水文地質(zhì)專家稱，我國煤礦水文地質(zhì)條件類型分為“簡單型、中等型、復雜型、極復雜型”四個等級。而辛安礦地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件均為極復雜，該礦井先后出水達20多次，其中2次大的突發(fā)出水淹井均發(fā)生在-500北翼地區(qū)，可以說是“極復雜中的極復雜”。

“水患”嚴重制約了礦井的安全生產(chǎn)。辛安礦對-500北翼地面開展區(qū)域治理，2016年12月30日，項目公開招標，主要任務是查明辛安礦-500北翼區(qū)域水文地質(zhì)條件及隱伏含（導）水構(gòu)造發(fā)育情況，加固改造煤底板含、隔水層及斷層破碎地帶，消除煤礦“水害”隱患，實現(xiàn)安全開采。

但是，這一項目鉆探施工的高風險，令大多數(shù)勘探隊伍望而卻步。原因是治理區(qū)域勘探程度低，地層破碎、地應力大、礦山壓力大，構(gòu)造、井下已有巷道、奧灰?guī)r溶大流量高壓水給施工帶來巨大風險，治理目的層厚度僅有5.5米的大青薄層灰?guī)r。面對這樣技術要求極高的項目，一些勘探隊伍或放棄了投標，或因未吃透地質(zhì)條件在技術方案、施工方案上出現(xiàn)重大偏差。

項目啟動伊始就是高起點。工程內(nèi)容包括勘探主孔3個、水平井30個，設計完成鉆探進尺近4萬米，設計注水泥量2萬多噸，合同價6000余萬元。如何優(yōu)質(zhì)高效完成該項目？中煤水文三隊調(diào)集了精兵強將，科學調(diào)配資源投入，ZJ-40、ZJ-30石油鉆機執(zhí)行項目，定向裝備采用國內(nèi)先進的LWD儀器，主流的軌跡控制系統(tǒng)使鉆孔軌跡準確和定位精度，確保了工程質(zhì)量。

“歷時三年，我們不僅克服困難提交了環(huán)保方面的滿意答卷，也為煤礦降伏了這條‘水龍王’，為自己贏得了信譽”。項目經(jīng)理趙永智自豪地說土壤鉆機。

攻堅，依靠創(chuàng)新

“我們依靠創(chuàng)新進行技術攻堅，優(yōu)化設計，將難題一一解決。”項目技術負責人王立仁總結(jié)說，辛安礦-500北翼地區(qū)斷裂構(gòu)造發(fā)育、煤巖層受強烈擠壓十分破碎，地層扭曲變形嚴重。這是該隊首個在極復雜構(gòu)造區(qū)域，以薄層灰?guī)r為目的層施工的水平定向井工程，遇到判層困難、鉆遇率低、軌跡繞巷、過采空區(qū)等土壤鉆機難題。

為了發(fā)揮地質(zhì)導向作用，工程技術人員創(chuàng)新應用井眼軌跡地質(zhì)模擬技術，利用巖屑錄井資料，結(jié)合井眼軌跡軟件，建立地質(zhì)模擬技術，進行井身質(zhì)量監(jiān)測和地層預測，并計算斜井深的垂深，及時與鄰井作地層對比，在三維空間及在二維剖面圖和平面圖上投影，對比鉆井眼軌跡與設計井眼軌跡的吻合情況，預測鉆頭下一步的走向趨勢和地層變化情況。這一技術創(chuàng)新，既解決了反復找層、頻繁側(cè)鉆的問題，又保證鉆井按地質(zhì)設計順利施工。

為了提高巖屑錄井質(zhì)量，提高環(huán)空返速，工程技術人員反復試驗，選定合理流型與鉆井液流變參數(shù)，盡可能提高鉆井液的動切力和動塑比，適當提高鉆井液密度，以提高巖屑上返能力。

為了避免造成施工無效進尺，工程技術人員土壤鉆機采取注漿后及時替掃孔，優(yōu)化泥漿配比和鉆具組合，自制鉆探導向。

為了躲避井下多條巷道，工程技術人員通過對地質(zhì)資料的詳細分析，建立數(shù)據(jù)模型，核算軌跡最優(yōu)距離，避開主巷和煤巷及可能存在的垮落范圍，設計出最優(yōu)軌跡路線，利用單造斜段施工多個水平分支孔的辦法，減少造斜段數(shù)量，降低施工難度土壤鉆機。