近日，在陜西省人民政府公布的2024年度科學技術進步獎獲獎名單中，由陜西省煤層氣公司和曹家灘礦業公司聯合高校共同完成的“動水砂化區斜井潰涌災變機理與協同控制關鍵技術”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，獲得省科學技術進步二等獎。

西北地區煤炭資源豐富，一些礦區地表覆蓋著厚厚的風積沙和砂土層，地質結構脆弱，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，嚴重威脅礦井安全。“在這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。”科研項目組成員、高級工程師華照來介紹。

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

據悉，近年來陜西省煤層氣公司持續加大科研投入，實施項目50余項，投入超9000萬元，獲授權發明專利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格局。 （楊晶）