建井院庆3——参战两淮煤炭基地十年科研攻关

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               ——回忆冻结、钻井特殊凿井技术的攻关和应用

   为了发展国民经济，为华东工业建设能源基地，70年代初期，上级决定开发两淮（安徽淮南、淮北煤田，简称两淮）煤炭基地。但是开发过程困难重重，首先是拦路虎当道——“皮厚肉肥”，这“皮”指的是第四纪冲积层，非固结的流砂层，含水层，粘土层等地层，累计深度达400~500 m。这种地层为世界所罕见，如何剖分开这层“厚皮”，我们没有经验；这“肉”指的是储量丰富的煤田。如何开凿竖井，用什么方法通过这种地层，谁也不知道，也无法承担责任。怎么办？是请外国专家，还是依靠建井所科研力量，决策进行中。

德国专家却步

从五十年代末期开始，我们在淮北煤田冲积层较浅的地方，50~100 m左右深度，试着用沉井法和冻结法开发，而现在要开发400~500 m深的流砂层、粘土层，困难太大。我们知道俄罗斯、德国、波兰等一些国家有冻结法凿井的经验，开凿深度可达到600 m，领导层研究决定请德国专家帮忙。

在两淮煤炭基地会战指挥部的大会议室里，坐满了中、外建井界的专家和有关领导，大家聚精会神地听取了总工程师关于两淮煤炭基地的近期和远景规划，当前的建设规模和遇到问题的介绍。当时，会议特别明确提出了建设井筒面临的难题，即在第四纪流砂层、含水层、粘土层总厚度达400~500 m，而且粘土层厚度大，膨胀量大的复杂条件下建井。原计划请国外公司承揽1~2个冻结井筒，以便获得外国的技术、装备，少走弯路。德国专家埃森科学研究院建井所所长克尼科迈耶尔，台尔曼-哈尼尔建井公司副总经理、建井专家施托斯先生参加了会议，与会领导向他们提出了：用什么方法开凿井筒为好，能否承接工程项目等问题。德国专家研究后表示，对在这种复杂的地质条件下建井特别感兴趣，且有采用冻结法打井通过不稳定的第三纪地层的经验。但是，对在第四纪冲积层、又这么复杂的地层中打井没有经验，故不能承担工程项目。这样，请外国专家这条路行不通，问题仍然留给中国建井界。

建井所参战

开发两淮，请外国专家的路不通。但两淮矿建工程纷纷上马，而关键技术——通过深厚的第四纪冲积层凿井这个难题仍然无解。当时两淮建设指挥部刚刚成立，领导很着急，负责两淮基地建设的煤炭部钟子云副部长找到了煤炭科学研究院副院长徐石，提出要建井所搬家，搬到两淮来，直接为两淮基地建设服务，并说：“如果是党员，不搬者就开除党籍！” 徐院长找我谈话，说明了领导的要求，我的答复是不能搬。徐院长要求我当面找钟部长汇报。于是我和徐院长就到了淮南洞山，向钟部长汇报。徐院长指着我说：“他是建井所负责人，让他汇报一下。”我开始很紧张，不知钟部长要说什么狠话，但钟部长态度很平和，仔细听我汇报。我说：“建井所不能搬家，因为一般就散了。夫妇俩都在所里的仅20多人，其他人的另一半在外单位，小孩在上学、搬不来，一搬就乱了。课题组要重新组织，专业不全，人员不配套，无法为两淮服务。再说试验室都在北京，也搬不动……”。钟部长随即问：“你说怎么办？”我立刻拿出冻结研究室及其试验室、钻井研究室及其试验室的人员名单，一共80多人，说：“我带队立即投入两淮基地建设，全力以赴！”钟部长想了想并立即指示：“两淮建设指挥部，腾出一间办公室给建井所，所有的文件都给他们一份。”于是，我就成为驻两淮的“大使”了。就这样建井所搬家之事，以后没有再提起，我们也没有对外宣布此事。

艰苦攻关

参加两淮会战的课题组人员，从冻结、钻井、工作面注浆到巷道加固等专业队伍，前后近百人，同时去两淮工作的人员最多时达60多人（名单在钟子云副部长手中）。经过几次会议，确定了20多项冻结攻关课题，10多项钻井课题。同志们在参加两淮会战时，炎热的夏天，蚊虫叮咬，夜里睡不好觉；寒冷的冬天，风雪交加，有的带病工作，有的长期出差在现场，数月、半年不能回家；有个别同志长达一年坚持工作，春节也在现场渡过，当时院领导亲自赴现场慰问。大家克服了工作上、生活上的各种困难，有的爱人生小孩或者家人生病都顾不得回家，坚持在现场，坚持奋斗在昔日的淮海战场上。为了进行冻结井筒的数据量测，要到井下去，同志们抱着棉袄到井口，穿上棉袄下井。夏天，地面温度达34~35 ℃，而井下的空气温度是-3~-4 ℃左右，温差达40 ℃上下，刚入井时如同掉进冰窖里；升井时，特别是在井口附近，又如同把人扔到火炉里。建井所课题组人员不辞辛劳，在领导和兄弟单位的配合下，克服困难，解决了建井关键技术难题，受到了国内外专家的赞许和煤炭部给予的荣誉。

冻土三轴试验机                                

 低温冷库

           冻土单轴试验机

                                  常温土工三轴试验机

组织攻关的过程困难重重。开始时建井所设计的冻结壁厚度为4 m，但无人审批，无单位核准。对于这种情况大家都无经验，于是召开了全国性会议，会议纪要中提到“会议认为冻结壁厚度4 m是可行的”，就这样才一步步设计下去。攻关，从冻结法凿井来说，主要是冻结设计关、冻结关、冻结井筒井壁关，冻结施工关等等，主要涉及地压计算，冻结压力计算、打钻测斜等等一系列问题，情况复杂，难度大。为此，建井所的同志进行了长期、大量的现场和试验室测量，测冻土、测压、测温、测变形，积累了几十万个数据，分析研究找出规律，为设计和施工提供了依据。此外，还要设计、制造新钻机、新的陀螺测斜仪。随着工程进展，新问题不断涌现，如冻结管防断，井壁防裂等，但都被一一解决。总之，工作中大家不辞辛苦，兢兢业业，不计名利，冒着危险，不怕苦，不怕累，一心扑在工作上，这种精神值得发扬下去。施工中也付出过沉重代价，潘一东风井、谢桥副井，出现了严重的淹井事故，最后经过努力终得以恢复。我们的冻结法凿井深度在两淮会战中，从冻结深度100~200 m达到了潘三东风井的通过第四纪冲积层厚度358.5 m，冻深415 m，井筒净直径6.5 m。这是技术上的巨大飞越，达到了世界水平。

钻井法凿井方面也是问题成堆：钻杆断裂，几百吨重的钻头掉在井下，泥包钻头，粘土层膨胀，上部粘土层缩径，而钻头在井下，提不上来。测斜问题、井壁结构问题、泥浆处理问题、造粒问题等等。钻机能力不足，不能只钻风井，建设中需要钻凿主井、副井，于是我们设计了新型钻井机、新型刀具，使钻井法凿井的技术水平不断提高。在潘集三矿西风井时，钻井直径达到9.0 m，成井直径6.0 m，通过第四纪冲积层厚度达440.8 m，钻深508 m；采用新钻机AS-9/500型设计出了钢筋混凝土井壁和单、双层钢板复合井壁。从钻深100~200 m到500 m，这在技术上也是很大的飞越，达到了世界水平。

总之，两淮会战从开始想找外国公司，他们不肯冒险，我们只好自力更生组织专家，攻关克难。到八十年代初期，建井所会同设计单位、施工单位、制造单位等大批人员一起攻关，虽然付出了代价，但是取得一大批科研成果，攻克许多难题，使冻结法凿井技术水平达到435 m，钻井法凿井技术水平达到508 m，圆满完成了上级交给的任务。                                                                                                      2017年10月