解锁地层深处的“治水密码”
——冀中能源集团辛安矿破解老矿水害难题纪实
“注浆压力8兆帕，流量35升/分，稳定30分钟！”近日，在冀中能源集团辛安矿注10孔地面区域治理工程现场，吉林省松原市宏源钻井工程有限公司钻机队队长赵立普盯着屏幕上跳动的数据，向钻井平台下达指令。风中，高达30米的钻井机组缓缓停止运转；地下800米深处，水泥浆液正沿着定向钻孔的轨迹，在奥陶系灰岩含水层的裂隙中扩散、凝固，为即将开采的-280大巷煤柱工作面筑起一道坚实的“隔水屏障”。
辛安矿是一座建矿56年、已进入煤柱回收阶段的老矿井，地处河北峰峰矿区黑龙洞泉域强径流带，水文地质条件极其复杂，历史上曾发生淹井事故。如今，依托以地面区域治理为核心的系列防治水技术，辛安矿不仅有效应对了先天水害挑战，还进一步夯实了安全生产基础，延续了矿井服务年限。
给含水层做CT与“手术”
“辛安矿就像坐在大水缸’上采煤。”在辛安矿地测防治水科办公室，该科科长刘荣彬手指井田构造图直言，“井下550米厚的奥陶系灰岩含水层富水性极强，当矿井水位每降低1米时，地下的‘大水缸’每秒钟就能涌出105升水。”
刘荣彬接着介绍，井田内断层如织，仅已探明的断层就有 28 条。上世纪七八十年代，小煤窑遍地开发的历史遗留问题，更是让矿井水害治理雪上加霜——小煤窑开采形成的老空区与奥灰水相连，一旦地下水位上升，老空水便会顺着裂隙涌入矿井，而奥灰水的主要补给来源正是辛安矿西部山区的地面降雨。雨水通过奥灰裸露区渗入地下，经暗河、裂隙等导水通道进入井田 ，形成了“地面降雨—地下补水—矿井涌水”的水害链条。
面对复杂的水文地质条件，辛安矿持续探索与应用防治水技术。2012年，冀中能源集团在九龙矿率先开展全国首个地面区域治理试验，引入石油钻井技术，研发出适用于煤矿的定
向钻探注浆技术。该技术通过定向钻机让钻杆实现精准拐弯，对奥灰含水层进行靶向加固。
“传统钻探只能‘一条直线钻到底’，遇到断层就会偏离目标，而定向钻探能实时调整轨迹。”正在现场指导的辛安矿副矿长武文清，手里拿着一个巴掌大的随钻测斜仪介绍道，“这个‘地下导航仪’每10米就会记录一次钻孔位置，误差不超过2米。而钻杆能实现精准拐弯，主要依靠带有千分之五弯度的螺杆钻具，通过地面精准控制钻具转向，让钻杆在地下预定深度完成拐弯，水平延伸至目标含水层，相当于在地下给含水层做CT，精准找到裂隙发育区后做注浆‘手术’。”
在注10孔钻井平台旁，钻工们正通过远程控制台调整参数。“以前打钻靠经验，现在靠数据。”有着多年钻龄的老钻工李文锋笑着说，“你看屏幕上，钻孔轨迹、钻井液漏失量、岩屑成分实时显示，遇到异常系统自动报警，比以前凭手感、听声音判断更准确。”
这一过程依托辛安矿推行的区域治理“五按”现场管理法——按设计施工、按比例注浆、按要求捞取岩粉、按实际汇报参数、按期上图分析，实现全过程标准化管控。
2025年，11216-4煤柱工作面回采前，辛安矿完成了一项地面区域治理工程：采用一台定向钻机，从地面一个主孔延伸出8个水平分支孔，像“树根”一样在地下400米处的目标含水层中穿梭，累计进尺4677.5米，注浆5238.17吨。
施工中，技术人员结合岩粉分析与伽马值探测判断层位，发现裂隙漏失及时补浆，使用水泥浆液搭配粉煤灰填充裂隙，在控制成本的同时加固了隔水层。该工程当年释放受水害威胁煤量 40.5万吨。
武文清表示，正在施工的注8孔、注10孔两项工程，预计将为-100火药库工作面和112701工作面新增安全煤量79万吨。
“水情预警哨”助力水害防治
“-280大巷煤柱工作面长期观测孔水位达-118.5 米，水温 18.3摄氏度，数据正常；中央泵房排水量每小时420立方米，符合设计值……”辛安矿调度指挥中心内，值班员李玉平正在查看水文动态监测系统。该系统就像矿井的“水情预警哨”，实时采集着井下4个水平、12个监测点的数据，使水情变化尽在掌握。
“以前测水位要下井用测绳，现在传感器自动采集，数据通过5G网络实时回传，测量精度达0.01米。”刘荣彬点开水位变化曲线介绍，去年雨季，奥灰水水位3天内上涨0.8米，该系统触发蓝色预警后，矿方及时调整疏放水方案，有效控制了涌水量。辛安矿奥灰水水压最高达6.2兆帕，开采标高多在-400米左右，属典型的带压开采。智能监测系统的应用，使水害防控从“被动应对”转向“主动预警”。
另外 ，该矿还引入微震监测系统。在11216-4工作面，32 个检波器已安装到位，可捕捉煤层底板因采动引发的微小震动。武文清解释：“辛安矿隔水层原厚度约150米，但受断层影响，部分区域隔水层厚度减至六七十米。采动过程中，底板裂隙会产生微震信号，微震监测系统可定位震源并分析能量变化，提前预警导水通道。”2025 年，该系统曾成功捕捉到一次微小震动，矿方据此补注 200 吨水泥浆，排除了潜在水害隐患。
在11216-4运料巷，探放水钻孔的视频监控系统正实时回传画面。防治水技术员苗振兴介绍，按照《煤矿安全规程》，探放水须全程视频监控，每个钻孔建立“电子档案”，从开孔到封孔全过程可追溯。 2025年疏放112104采空区积水时，视频画面清晰呈现钻孔“透空”瞬间的水流变化，便于现场及时调整放水速度，降低了突水风险。目前，所有井场均安装视频监控系统，画面直接传至冀中能源集团调度平台，关键环节实现全程可查。
“四步工作法”治理老空水
除奥灰水威胁外，辛安矿还面临小煤窑开采遗留的老空水问题。历史上无序开采形成的老空区 ，与周边含水层连通 ，形成新的水害隐患。针对这一情况，辛安矿探索出“查全、探清、放净、验准”的老空水治理“四步工作法”。
“查全、探清、放净、验准，这四个步骤环环相扣，一个都不能少。”在-280南翼皮带道，武文清指着一处钻场介绍，2025年这里曾疏放11288采空区积水，第一步便是通过访问
老矿工、查阅历史图纸和开采记录，把积水范围、老空区分布查全摸透；第二步用瞬变电磁仪对目标区域进行探测，精准锁定富水异常区；第三步施工3个探放水钻孔，将老空水彻底放净；第四步严格验收，确保放水量与动水量一致，实现“验准”目标，解除后续开采的水害之忧。
在112701工作面设计图上，刘荣彬用红笔圈出一片区域：“这里存在小窑采空区，地质条件复杂，计划采用长距离定向钻孔探查，一次施工200米，提升老空水探查效率和精度。”相比传统钻探方式 ，长距离定向钻孔可实现“一次施工、多点探查”，提高老空区水情探测的准确性。
“以前防治老空水就像走钢丝，心里没底；现在有了科技手段和标准方法，我们有了底气。”武文清说，2025年，他们共疏放老空水7.2万立方米，探放水工程合格率 100%，而 2026年投入防治水的4289万元资金中，有1008万元专门用于112701工作面的老空水探查。
武文清算了一笔账：“每年投在区域治理上的钱看着不少，但跟矿井安全和几千人的饭碗比起来，这笔账其实很划算。”
通过应用以地面定向钻探注浆为核心的区域治理技术，辛安矿的服务年限至少能延续至2031年，解决了近3000名职工的就业问题。（王海）
