媒体报道

从步步惊心到从容掘进

——彬长矿业孟村矿立体防冲击地压技术攻关纪实

 申刘瑞  郝杰

盛夏渭北，钻机轰鸣。走进陕煤集团彬长矿业公司孟村矿401104工作面回风巷，综掘机匀速推进，工人们从容有序地开展支护作业。然而，这条临空巷道曾是该矿风险最高、掘进最难的“卡脖子”工程。

孟村矿是典型的深部强冲击地压矿井。历时六年攻关，该矿联合中国矿业大学、中煤科工开采研究院等高校和科研院所，创新构建“地面L井压裂+井下定向长钻孔压裂”井上下立体防治冲击地压技术体系，实现冲击地压由井下治理向井上治理、区域治理向局部治理和边生产边治理向超前治理转变。

 临空巷道：悬在头顶的利剑

冲击地压是煤矿安全的“隐形杀手”，而临空巷道紧贴采空区边缘掘进，风险更甚。采空区侧向压力持续向临空巷道传导，使巷道自开掘之日起便处于高应力笼罩之下，围岩变形剧烈，冲击风险骤增。常规卸压钻孔、爆破等手段在此效果不稳定，稍有疏漏便可能埋下隐患。两种因素叠加，令临空巷道成为该矿冲击地压最集中、治理最棘手的区域。

“以前掘临空巷道时，大家一下井，心里就悬着块石头。”站在401104工作面回风巷口，孟村矿防冲部经理李海江回忆起那段攻关前的日子。

401103工作面回采结束后，30米宽的区段煤柱犹如单薄的堤坝，承受着采空区数万吨侧向支承压力。而即将掘进的401104工作面回风巷，正紧贴这道“压力堤坝”向前延伸。井下“煤炮”声频频响起，微震数据持续高位运行。巷道刚掘完，两帮便开始鼓出，底板以肉眼可见的速度隆起——从掘进迎头向后30米至50米范围内，最大底鼓量超过1米，设备通行极为困难。

“那时月进尺最多75米，还赶不上现在半个月的进度。”孟村矿综掘机司机高兴伟说，“巷道成型差，每班都要靠人工起底、出渣，严重制约安全生产。”

煤层爆破、大直径卸压孔、顶板预裂……传统治理措施治标不治本，只能在巷道浅表形成局部卸压带。

李海江指着岩层柱状图上三个红色标注层位：“煤层上方60米、40米、20米处，分别赋存坚硬的砂岩，最厚的一层超过15米。这三层关键层好比三块叠在一起的‘钢板’，不断积聚巨大弹性能，一旦受到采掘扰动瞬间释放，就会诱发冲击地压。”传统技术无法从全域弱化这三层“钢铁骨架”，每一米掘进都如履薄冰。 

治灾攻关：织就立体卸压网络

孟村矿联合陕煤集团陕西省煤层气公司组建攻关团队，向冲击地压宣战。“不能再走井下单点治理的老路，必须跳出巷道看岩层，从源头给覆岩‘松绑’。”该矿将地面L型水平井分段压裂技术应用于煤矿冲击地压防治领域。

没有成熟经验可循，攻关团队从基础研究做起，反复模拟覆岩运移规律，优化井位布置；没有现成装备，引进千米定向钻机、大排量高压压裂泵组。技术人员守在钻机旁，紧盯压裂曲线的每一个波动，根据现场反馈随时调整参数。

这套技术的核心在于“立体治理、时空协同”。该矿提出“采前、采后”双台阶分步压裂时序，让地面治理与采掘节奏精准同频。

高位治理，从源头削减能量。401102、401103和403109工作面回采前，该矿施工三组地面L井，对准煤层上方60米高位关键层分段压裂。“千米钻机从地面开孔，造斜后水平段覆盖整个工作面；高压水在岩层中劈出网状裂缝，相当于提前给顶层‘钢板’打上卸压孔，从源头削减能量。”李海江介绍。此举弱化了高位坚硬顶板的整体性，为冲击地压区域防治奠定了基础。

中位阻断，精准切断应力传导路径。 401104工作面回风巷掘进前夕，第四组地面L井精准出鞘——目标锁定煤层上方40米处的近场关键层。

技术人员依据周边钻孔信息反复研判，沿煤层顶板上覆坚硬关键岩层，施工两口L型水平井，采用全孔段下套管、分段分簇射孔水力压裂方式，将关键岩层弱化。共压裂44段、总进尺4061米，直接阻断采空区侧向高应力向待掘巷道传导。“上游控源头、临空堵传导”，高位与中位协同治理格局就此形成。

低位缓冲，给顶板装上“缓冲垫”。在地面施工的同时，井下“近身防御”同步展开。针对20米低位关键层，该矿自主研发了700米超长定向分段压裂工艺。

掘进前在煤柱中部施工长钻孔，每20米设一段压裂区间，单段压裂入井液量43.8至53.3立方米。高压水在巷道正上方造出连续人工弱面，如同在顶板与巷道之间铺设一层“缓冲垫”，切断能量传递通道。

高位、中位、低位关键层完整性被逐一打破，覆岩荷载向实体煤深部转移；多层裂缝网络如同“缓冲海绵”，持续缓慢耗散弹性能，杜绝能量瞬间集中释放。一张“上中下全覆盖、井上下联动”的立体卸压屏障，在数百米深的地层中悄然成型。

六年磨一剑，该矿凭借“地面L井压裂+井下定向长钻孔压裂”井上下立体防治冲击地压技术成果，斩获中国煤炭行业科学技术一等奖、中国煤炭行业标杆案例等多项荣誉，形成地面L型水平井分段水力压裂技术标准和操作规范，7项发明专利获得授权。 

安全高效：从被动应对到主动控灾

在401104工作面回风巷应用这套技术后，效果立竿见影。井下微震事件总能量下降超过60%，大能量震动事件基本绝迹；巷道成型质量大幅提升，超挖量控制在100毫米以内，两帮移近量和底鼓量下降70%以上。

“现在的巷道两帮直溜溜的，锚杆锚索整整齐齐。”高兴伟笑着说，“以前一个班一半时间花在处理底鼓和返修上，现在综掘机能一直往前推，干活时顺心多了。”

掘进效率实现跨越式提升。应用该技术前，临空巷道月单进仅75米；实施三层立体卸压后，月进尺稳定在172.5米，最高突破190米，困扰矿井多年的采掘接续紧张局面得到根本性缓解。

效益同步提升。巷道返修量大幅减少，频繁施工卸压孔所耗费的人、财、物资源得到有效节约。据测算，401104工作面回风巷节约治灾成本超过300万元。

同时，用水力压裂替代传统爆破，井下震动污染显著降低，更加契合绿色开采方向。

目前，该技术已在彬长矿区高家堡、胡家河等强冲击矿井推广。技术人员针对深部临空巷道、宽煤柱工作面，形成了标准化施工方案。

“彬长矿区多家矿井都面临厚硬顶板、临空煤柱冲击难题，这套技术适应性很强。”李海江算了一笔账，“与单一地面压裂相比，我们的方案兼顾地面大范围控源和井下精准疏导，成本降低约20%，覆盖范围却扩大一倍。”

孟村矿的这套技术，跳出单点被动卸压的传统思维，构建起“源头控载、中途阻断、近场疏导”的全链条主动防冲新模式，实现从被动治灾到主动控灾的转变。

李海江表示：“冲击地压防治是一场持久战，单一措施很难实现长效治理。下一步，我们将结合分布式光纤、微震智能监测，优化压裂参数智能匹配算法，打造‘监测—分析—压裂—校验’一体化智能防冲体系，把这套技术打磨得更成熟、更经济。”