2024年陕西“动水砂化区斜井协同控制”获奖并推广：西北矿井涌水溃砂难题破局！

标题：陕西省煤层气公司联合攻关破解西北矿井斜井“涌水溃砂”难题，技术体系获省科技进步二等奖并推广应用

要点概述：

• 项目获奖：陕西省人民政府公布的2024年度科学技术进步奖名单中，“动水砂化区斜井溃涌灾变机理与协同控制关键技术”获科技进步二等奖。项目由陕西省煤层气公司、曹家滩矿业公司联合中国矿业大学等单位完成。
• 痛点背景：西北矿区风积沙与砂土覆盖厚，砂化层孔隙大、渗透性强，井巷穿越时易发生地下水冲刷致砂粒迁移，造成井壁侵蚀、失稳与持续涌水返砂，严重威胁斜井施工与运营安全。
• 技术突破：
  • 理论创新：建立揭示水-砂迁移规律的变质量渗流力学模型，明确动水条件下砂运移机理。
  • 协同控制思路：提出“井壁-水-砂一体化协同控制”，构建多层防护系统。
  • 关键工艺与材料：
    • 高风压旋喷分区分段冲洗：单孔可清除5–8立方米流沙，打通砂层注浆通道，实现全地层固结（覆盖率100%）。
    • 注浆材料优化：采用水性环氧基固沙材料与黏度时变抗分散材料，提升动水砂层中的滞留与固化效果。
    • 循环泥浆携石注浆帷幕：浆液滞留率约90%，固结率95%–100%，工期缩短30%–40%。
    • 二次补强与壁后改性：形成“井筒强化+砂层冲洗+地面帷幕+壁后改性”四重防护体系。
• 应用成效：在曹家滩、小保当等矿井实施后，井筒最大变形控制在140毫米以内，涌水量减少近90%，返砂问题基本消除，显著提升斜井在砂化层条件下的施工与运行安全性。
• 推广与研发投入：陕西省煤层气公司近年实施科研项目60余项，投入近2亿元；获授权发明专利2项、实用新型专利78项，鉴定成果10项，形成多点突破的技术格局。该技术体系已在西北地区矿井逐步推广应用。

行业影响与研判：

• 对西北矿区斜井建设的关键难题实现工程化破解，有望降低砂化层地段的建设与维护风险与成本，提升井筒长期稳定性。
• 协同控制与材料-工艺一体化路径具备可复制性，适配风积沙与高渗透砂层广泛分布的区域，将推动相关矿区加速基建与扩能。
• 后续看点：技术标准化与规模化推广、不同地质条件下参数优化、与智能监测联动（渗流-变形实时监控）有望进一步提升安全与效率。