在中国煤矿安全生产史上，水害一直是仅次于瓦斯的第二大"杀手"。位于河北的冀中能源集团，作为我国典型的华北型煤田大水矿区，曾饱受奥灰岩溶水害威胁，历史上多次突水淹井事故造成的经济损失数以亿计。然而，通过十余年的科技创新，这家以煤炭为主的大型国企成功实现了从"被动抢险"到"主动防控"的转变，构建起一套完整的煤矿水害防治技术体系。
近日，在国家矿山安全监察局组织的“矿山安全科技进河南”活动中，冀中能源总经理张党育分享了《科技赋能水害防治 筑牢煤矿安全屏障》的报告，深入解析冀中能源如何通过"地面区域治理+微震监测"等创新技术，为煤矿水害难题提供新的解决方案。
2003年4月12日，冀中能源东庞矿2903工作面突发奥灰水突水事故，峰值突水量高达每小时7万立方米，这样的水量相当于30个标准游泳池的水量在一小时内汹涌灌入矿井。这次事故造成的直接经济损失达4196万元，更在无数矿工心中留下了难以磨灭的阴影。
没有治不了的水害，只有执行不到位的工程和措施。冀中能源的经验正是从多次突水事故的血泪教训中总结而来。据统计，邯邢矿区历史上共发生多起重大突水事故，其中4起以隐伏陷落柱为通道，8起以小断裂构造及裂隙带为通道，这些事故不仅造成巨大经济损失，更严重威胁矿工生命安全。
随着开采深度不断增加，冀中能源面临的挑战愈发严峻。数据显示，集团600米以深的煤炭资源储量占比已达42%，其中采深超过800米的矿井有8处，4处甚至超过1000米。在"三高一扰动"（高地应力、高承压水、高水温，采掘扰动）条件下，传统井下局部探查治理模式已无法满足安全需求。
"我们必须要实现五大转变，"张党育在演讲中阐述道，"从探查为主向超前改造治理为主转变；从井下局部治理向地面区域治理转变；从通道、薄层灰岩治理向奥灰源头治理转变；从采前治理向掘前治理转变；从措施经验型向工程、监控型转变。"这一系列理念的革新，为后续技术创新奠定了思想基础。
2012年，冀中能源引入地面定向钻探技术对奥灰含水层进行区域治理。这一技术灵感部分来源于瓦斯治理中的保护层开采理念，但实现路径却极具创新性。
传统井下治理就像“打补丁”，而地面区域治理则是”地毯式搜索”。通过地面钻孔，以奥灰顶面下40米为治理目标层，注入特殊浆液，将含水层改造为相对隔水层，同时封堵底板垂向导水通道。这一过程犹如给地球做"微创手术"，在不破坏地表的情况下解决深部水害问题。
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技术的推广并非一帆风顺。邢东矿最初将治理层位定在奥灰顶面下70-90米，结果治理后工作面仍发生奥灰出水。通过教训总结，冀中能源得出关键结论：治理厚度一般不应超过40米，若需更厚则应采用多层交错治理。
此外，冀中能源创新提出了"三维立体"综合治理模式。以梧桐庄矿为例，该矿同时受奥灰、野青灰岩、山伏青灰岩和大青灰岩多层水害威胁。通过地面治理奥陶系灰岩与井下加固薄层灰岩相结合，顺层治理与穿层治理相结合，实现了全方位防控。
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近三年来，冀中能源在区域治理上投入达16.40亿元，探明大型断层80条、陷落柱19个，解放煤量1.4亿吨，安全采出煤量5020.8万吨。2018年，这项技术被写入《煤矿防治水细则》，规定改造后突水系数<0.1MPa/m即可安全开采，为全国深部资源开采提供了技术标准。
如果说地面区域治理是"治未病"，那么微震监测就是"把脉搏"。2014年，冀中能源率先将微震技术引入煤矿水害监测，开创了行业先河。
岩石破裂就像人体疼痛，会发出“信号”。在高低压、构造应力和采掘扰动作用下，导水通道形成过程中必然伴随微震事件。通过捕捉这些信号，可以实现水害超前预警。
冀中能源研发的微震监测系统攻克了一系列技术难题：突水弱信号智能识别技术，能从噪声中提取有效信号；非线性高精度定位算法，可精准确定震源位置；"时空簇"分析技术，解决了海量微震事件处理难题。最引人注目的是"人工诱震监测技术"，通过主动激发震动提高监测效率。
系统根据不同条件采用两种预警模型：薄隔水层条件下的"三级预警"（潜伏期、发展期、突出期）和厚隔水层条件下的"下四带"模型（破坏带、扰动带、完整岩层带、导升带）。在山西某矿井下注浆堵水工程中，微震监测清晰展现了浆液扩散全过程，为效果评价提供了科学依据。
这套系统已建成国内首家区域性矿井水害微震中心，采用"1+N"远程监测模式，在六省区144个工作面成功应用，监测发现隐伏导水构造15处、预测突水6次，填补了矿井水害动态预警空白。
2017年，冀中能源再开行业先河，建成国内首家煤矿水害风险预警与防控系统，实现了河北省生产矿井全覆盖，数据同步接入国家局。
"我们在国家局规定的5类数据基础上，增加了微震、电法、矿压数据，形成'5+3'模式。"张党育介绍道。系统监测参数包括水位/水温、降水量、矿井排水量等，通过多维异构数据融合，实现智能预警。
系统发展经历了多个里程碑：2017年11月实现4类信息全接入；2018年12月覆盖19处复杂矿井；2020年10月实现河北省35处生产矿井全覆盖；2023年"5+3"模式在五省区8个煤炭企业推广。为保障运行，冀中能源制定了《煤矿水害风险预警与防控系统管理办法》等一系列制度。
超前探测技术是系统的另一亮点。冀中能源提出"环工作面采动破坏影响圈采前立体探测"理念，研发系列探测技术。与吉林大学林君院士合作开发的地空电磁技术，有效测深达800米，不受地形限制，在多个矿区成功应用。
在山西老母坡煤矿，地空电磁探测准确识别了多个积水区，其中8#异常区为小窑越界采空积水区，后期累计放水60000立方米，验证了技术的可靠性。
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冀中能源的科技创新已形成完整体系：联合吉林大学和河北工程大学共建"矿井水害探测与防控"国家矿山安全监察局重点实验室，拥有河北省工程研究中心和重点实验室，实现了"探测-预警-治理"全产业链布局。
成果方面，冀中能源获得国家奖1项、省部级奖励90余项，主持制定国家标准14项、行业标准38项、地方标准23项，建立了以发明专利、软件著作权为核心的知识产权体系。
当前，冀中能源正承担国家"深部开采底板高承压水地面区域治理+微震监测技术攻关试验"项目，在5个矿井开展试验，设置19项课题。重点研究方向包括：深部开采突水机理、基于分布式声传感光纤的精细成像、微震多属性智能预警、震-电-压多场耦合监测等。
"我们力争在厚隔水层无显性构造突水机理、超千米深部开采安全性评价方面取得突破。"张党育表示。技术目标包括实现全矿井微震监测、空地井孔联合探测、超千米采深构造精准探测；装备目标包括研发地面水平孔孔中物探、高精度微震系统等。
冀中能源的实践表明，通过理念创新、技术创新和管理创新，传统煤炭企业完全可以破解水害防治这一世界性难题。从被动应对到主动防控，从局部治理到区域治理，从人工监测到智能预警，这条科技创新之路不仅保障了矿工生命安全，也为我国能源安全做出了重要贡献。
素材来源：国家矿山安全监察局
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