寒潮再次来袭，晋北地区朔风凛冽、寒气袭人。近日，记者来到地处静乐县的霍州煤电汾源煤业，却看到一派热火朝天的工作景象：地面注浆站的工人们正在为保水开采加紧作业，通过钻孔输送浆液，确保井下煤层底板变得更加坚固。
近年来，山西焦煤在深入推进能源革命的进程中，认真践行“绿水青山就是金山银山”理念，站在人与自然和谐共生的高度谋划高质量发展。汾源煤业毗邻管涔山脉，临近汾河源头。该公司持续探索绿色发展的实践路径，通过保水开采有效化解了以往煤炭开采与水资源保护之间的突出矛盾。
锚定目标 永葆赶考心态
“你看，这一层一层的就是煤层和含水层，煤在上水在下。煤炭开采通常要先排水。这是浅层水，下面是奥灰水……”在汾源煤业总工程师吴兵兵办公室里，他对照着水文地质图，认真地给记者上了一堂科普课。
保水开采，通俗讲就是在煤炭开采过程中，保护好地下的含水层结构，使含水层不受采煤扰动而发生开裂、错断现象，从而保护地下水的生态功能和供水功能。
汾源煤业开创的绿色保水开采科学路径，也曾经历过一段艰辛的探索历程。吴兵兵介绍，奥灰水位于含水层底层，水压高、水量大，不仅关系水资源保护，更给矿井安全开采带来极大压力。早在2011年，霍州煤电就组织召开专题会议，致力于攻克奥灰水防治的难题。此后，他们历时两年，邀请一家又一家科研院所，咨询了一批又一批专家，完成了一项又一项论证报告，最终确定了奥灰水治理方案。2013年10月，山西省首项煤层底板注浆加固工程在汾源煤业全面启动，该矿绿色保水开采正式拉开帷幕。
那时，既没有经验可循，也没有模式可搬，每一项工作都是在摸着石头过河。在井下首个回采面实施煤层底板注浆过程中，有一次，钻孔施工到接近奥灰水顶面时，涌水量突然增大，钻孔出水直冲巷道顶板……在经过8小时的全力奋战后，通过采取关闭孔口管、增加排水能力等多项措施，水位才逐渐降了下来。
吴兵兵告诉记者，当时的整体注浆加固虽然有了效果，但实际运用过程中发现由于煤层底板破碎及高水压，井下采掘活动时刻面临突水风险，井下底板注浆大多需要在井下已有采掘工程基础上开展，安全和生产存在矛盾；同时，井下施工钻孔受高水压影响，本身存在安全风险，会对施工人员人身安全造成威胁。治本之策唯有进行地面区域注浆治理。
锚定这一目标，汾源煤业坚持创新不止步、攻坚不停歇，对注浆方法实施全面改革。2020年，山西焦煤揭榜省科技厅“汾源煤业绿色环保高效保水开采技术实施与研究”项目。由此，汾源煤业成为了山西省首个尝试在地面对奥灰水隔水层进行改造，实现煤矿安全带压开采的试点单位，承担起先行先试、引领示范的重担。
攻克难关 展现奋斗姿态
“项目落户到汾源煤业，我们觉得很高兴，但也倍感压力。毫不夸张地说，那段时间，我就连晚上做梦时都想着地面区域治理的事。”汾源煤业党委书记、董事长、总经理李增禄坦言。
横下一条心，铆足一股劲。该团队一天当做两天用，两步并作一步走，积极走出去对标先进，先后深入安徽淮北、河南赵固一矿二矿注浆现场，全方位深入调研。调研结束当天，大家就完成了各自的调研总结，最终形成了成熟的调研报告。在“走出去”的同时，他们也主动把科研院所的专家“请进来”，深入一线，现场指导，广泛引进吸收、消化应用先进技术，不断推进项目建设。
2021年3月，汾源煤业二采区地面区域治理工程正式启动。
由于关系到项目成本、安全生产等方方面面的因素，地面注浆站位置的选择尤为关键。该项目所涉及井下治理范围的地表区域基本都在山坡上，关系到耕地、植被、森林保护等问题。项目组和施工方联合作战，每天带着干粮上山，天黑后才下山，连夜召开碰头会，根据交通运输、自然灾害、地质条件、材料输送等因素不断调整优化场地选址及建设方案。施工方点赞说，以往这么大的工作量，最少也要花半个多月，而经过通力合作，汾源煤业最终不到一周就确定了注浆站和地面钻场的位置及建设方案。
开局就是决战。在相继解决了钻场雨季排水、注浆站巡查维护、选址之后的土地征用等一系列问题后，2022年5月8日，二采区控压保水开采地面区域治理工程（一期）正式开工。运行了一个多月，状况平稳，但就在所有人稍稍松了一口气时，首个钻孔施工出现了浆液漏失现象，这可急坏了所有人。
“钻头无法继续向前钻进，进退两难。我们连夜与施工方、设计方、监理方共同研究，一分钟都不敢耽误。”汾源煤业地质防治水管理部副部长原宁波回忆，经过大家共同协商，决定起钻对漏失段进行注浆堵漏。
之后经过连续20多天的注浆，截至2022年6月27日，注浆量已达7025吨，大大超过单个钻孔预计注浆量，孔口压力却只上升到1.5MP，离设计要求的4MP相差甚远。若不能解决这个问题，不仅注浆量将严重超计划，工期严重滞后，而且前期做的所有工作将前功尽弃。
面对钻孔漏失这只拦路虎，汾源煤业项目团队突破思维定势，寻求管用之策。在向省内各处地质、防治水专家咨询，并在网上收集国内外相关资料后，确定了间歇注浆方案。经过一个循环的间歇注浆后，钻孔起压有了一定效果。但项目组坚持精益求精、追求卓越，仍在奋力攻关，寻求技术上的进一步突破，达到更加理想的效果。
交出答卷 保持奔跑姿态
集众智、汇群力、成良策。2022年8月4日，二采区控压保水开采区域治理技术论证会在汾源煤业召开。这次论证会云集了水文勘查专家、地质防治水行家、技术大拿等众多大咖。大家逐条对二采区控压保水开采区域治理工程施工过程中出现的技术瓶颈问题进行了深入交流和论证，思路进一步明晰，方案跃然纸上。
围绕“只有注浆注到位，才能确保安全生产”的原则，汾源煤业地面区域治理工程从源头对井下工作面的水害问题进行超前治理，建立了一套完整的涵盖“设计→钻探施工→地面制浆→地面注浆→效果检验→现场技术管理→工程效果验证”等方面的技术规范管理体系。
在注浆时浆液应保证先稀后稠，采取能注即注的方法，以质量保障为主，禁止采取其他人为手段(添加骨料)控制注浆量；注浆量的控制应参考井下工作面在奥灰段注浆情况，计算出井下奥灰单米注浆量；在漏失量超过5m?/h就要开始注浆，在长距离(150m) 范围内不漏浆的情况下，必须通过洗孔、压水试验来疏通裂隙，根据压水实验结果确定是否注浆；每个分支孔都要做好施工设计，绘制较准确的钻孔施工预想剖面图，并在施工中不断修改完善，确保钻孔在目标层的钻遇率……
项目组不放过每个步骤、每个环节、每个细节，细致研究，确保落实到位。在团队成员共同努力下，截至目前，工程施工期间出现的几次钻孔漏失现象，已全部采取相对成熟安全的技术措施进行了处理，推动了工程进展，减少了注浆材料的流失。
截至2023年，汾源煤业先后完成了5-101、5-102、5-103、5-104、5-106等5个工作面的底板注浆加固改造，矿井总涌水量控制在110m?/h，比地质报告及水文勘测报告预测涌水量减少了一半以上。保水开采交出了3份成绩骄人的账单：消除底板奥灰水害威胁，算好了安全账；预计可解放煤炭资源3805.7万吨，算出了效益账；每年地下水大约少排放175万吨，算精了环保账。
艰苦奋斗硕果丰。汾源煤业保水开采实现了安全、环保、精益的完美统一，也打造出了煤炭资源开采与水资源保护相协调的“山西焦煤模式”。未来，他们会在绿色高效保水开采方面继续探索，为我省深入推进能源综合改革提供山西焦煤方案，贡献山西焦煤智慧。
