地下千米,是煤炭资源开发的“深地战场”,也是技术攻坚的“薄弱区”。中国煤科南京设计院以1964年建院以来的深厚积淀为根基,深耕深立井设计六十余载,聚焦井筒支护、井壁结构、特殊凿井等核心领域持续攻关,创建了从华东深厚表土层到西部富水弱胶结软岩、从冻结法到钻井法多种凿井工艺的深立井技术体系,用一批国家级示范工程、一系列行业首创成果书写了中国深井设计的奋进篇章,为国家能源安全筑牢深地根基。

2026年,南京设计院依托矿建专业数十年技术积累,正式组建煤矿深井技术研究院,定位集技术研发、成果转化、技术咨询、人才培养于一体的专业化研究机构,把井筒支护、提升装备、新型材料等“卡脖子”难题作为核心使命,让六十载深井底蕴在新时代持续释放创新动能。

创新破局:攻克厚土深井的“三高壁垒”

在华东地区,破解特厚表土层“高冻胀、高地压、高水压”世界级难题。针对山东、两淮等区域超厚表土地层,团队创新建立冻胀-地压耦合计算模型,突破传统单一荷载设计局限,率先采用内层可缩的双层复合井壁,实现“让压承载”,从根源杜绝井壁破裂。依托分区分段精准设计,形成“一井多型、分层适配”的成熟方案,让郭屯煤矿587.5米表土层冻结凿井创下当时世界纪录,让朱集西煤矿1015.2米和梁宝寺二号井1090.5米的千米立井安全建成,树立起华东深厚表土深井设计的行业标杆。

西部攻坚:破解富水软岩的“深地密码”

在西部地区,攻克西部软岩“遇水易崩解、低强易失稳”先天壁垒。我国西部煤炭基地储量丰富,但白垩系、侏罗系弱胶结地层强度低、富水性强、腐蚀性高,传统设计难以适配。团队历经数十次现场勘察与上百组试验,构建“结构适配+理论支撑+材料保障+构造强化”一体化技术体系,优化低渗高强抗腐蚀双层冻结法井壁,井壁减薄10%、节省投资9%。依托三场多工况耦合计算,精准适配地层流变特性,配套扁圆柱体箕斗硐室、马蹄形马头门等创新结构,成功打造红庆河、营盘壕、白家海子等一批千万吨级深井,其中营盘壕煤矿井筒冻结深度860米。其中红庆河煤矿获得全国勘察设计一等奖、中国煤炭工业科技进步一等奖,成为西部深井示范工程。

破壁出圈:解锁地下工程的“技术矩阵”

西部钻井法深井设计,刷新全国钻深纪录,填补国家规范空白。针对西部深厚富水弱胶结地层钻井法凿井竖向失稳、钻进低效等痛点,团队研发轻质高载无水耐腐蚀双层钢板-混凝土复合井壁,采用最小势能原理验算井壁竖向稳定性,突破现有规范限制。在陶忽图煤矿北风井项目中,创下近700米钻井法凿井全国纪录,建立深井井壁受力与稳定性分析模型,为行业提供全新技术依据与设计标准。

南京设计院立足煤矿建井核心优势,打破行业壁垒、拓宽应用边界,将成熟可靠的冻结技术,创新应用于润扬长江大桥锚碇基础、江阴靖江长江隧道江底对接、轨道交通冻结暗挖等多项重大市政工程,推动传统煤矿建井技术跨界融合、高效赋能高难度地下工程建设。同时积极布局海外市场,聚焦东南亚钾盐矿含盐地层强腐蚀、高渗流等地质难题,超前开展技术攻关与试验研究,系统储备全生命周期防治水关键技术,持续提升极端复杂地层工程建造核心竞争力。

工程为证,硕果盈枝。六十载深耕,南京设计院深井技术斩获国家科技进步奖2项、省部级一等奖10余项,主编《煤炭工业矿井设计规范》《煤矿立井井筒及硐室设计规范》等多项国家及行业标准,拥有授权专利20余项,汇聚煤炭行业设计大师、技能大师等人才团队,以设计引领、技术支撑、服务保障,成为深井设计领域的权威力量。面向深部资源开发未来,提前布局鄂尔多斯、甘肃千米以深煤矿超前研究,聚焦井壁结构优化、支护材料、柔性传感、多场耦合支护等前沿方向,为大型超深井建设做好技术储备。

深地无止境,先锋永向前。站在新的起点,中国煤科南京设计院将继续传承六十载深井设计底蕴,以煤科先锋的担当与锐气,持续攻坚深立井井壁、特殊凿井、超深井建设、灾害防治等核心技术,不断完善三大技术模式、迭代创新成果、拓展应用场景,用自主创新的中国方案,为深部煤炭资源安全高效开发贡献更大力量,在深地资源开发的赛道上续写新的辉煌!