五陽(yáng)煤礦是一座具有65年開(kāi)采史的礦井，隨著(zhù)礦井的開(kāi)采延伸，瓦斯成為了制約礦井安全集約高效生產(chǎn)的“瓶頸”問(wèn)題。如何化解、怎樣破題，是當前的一道命題。

該礦以精益思想指導下的 “算賬”文化為指導，堅持“大賬”“小賬”一起盤(pán)，找準精準發(fā)力點(diǎn)，以技術(shù)創(chuàng )新為路徑，立足“基礎保障、技術(shù)保障、過(guò)程保障”，實(shí)施瓦斯治理精益改善項目，2021年先后申報專(zhuān)利24項，目前已取得專(zhuān)利5項。這些發(fā)明創(chuàng )造成為了破解瓦斯治理難題的解鎖密碼。

水力造穴技術(shù)換擋升級

該礦在瓦斯治理過(guò)程中，水力造穴技術(shù)發(fā)揮了重要作用，但在鉆孔施工過(guò)程中遇到了各種技術(shù)難題。該礦瓦斯抽采研究室堅持問(wèn)題導向、目標導向，從封孔工藝改進(jìn)、快速排渣的鉆桿與鉆頭構型研發(fā)、水力造穴快速排渣組件及泵站升級改造、鉆桿打撈輔助部件研發(fā)四方面進(jìn)行攻關(guān)，實(shí)現了水力造穴技術(shù)的換擋升級。

瓦斯抽采研究室基于水力壓裂封孔技術(shù)，開(kāi)發(fā)全要素復用封孔技術(shù)，利用水壓進(jìn)行封孔，在迎頭、鉆場(chǎng)的狹窄空間10分鐘即可封孔并網(wǎng)，真正做到“打一并一抽一”，解決了因封孔不當、封孔延時(shí)使瓦斯異常涌出和常規封孔技術(shù)成本高的問(wèn)題，保證了巷道的安全高效掘進(jìn)。截至10月底使用全要素復用封孔技術(shù)封孔63個(gè)，累計節約封孔費用12.6萬(wàn)元。

該礦還實(shí)施“輔助排渣裝置+四棱鉆桿推廣”技術(shù)，有效解決了高瓦斯高地應力區域鉆孔施工夾鉆掉鉆問(wèn)題，今年創(chuàng )造了近6萬(wàn)米“三位一體”鉆孔施工中掉鉆零記錄，有效杜絕了掘進(jìn)、回采期間揭露鉆桿的難題；研制“一種礦用鉆機回轉轉速指示器”，解決鉆機回轉時(shí)機械造穴鉆頭開(kāi)閉指示問(wèn)題；研制“三囊袋滯后注漿瓦斯抽采鉆孔封孔裝置”，解決迎頭、鉆場(chǎng)非永久抽采鉆孔封孔費用高和抽采鉆孔受礦壓影響煤壁漏氣問(wèn)題；研制“螺旋式泥漿泵”和“氣動(dòng)式固液分離裝置”，解決打鉆出煤分離困難、分離器體積過(guò)大問(wèn)題，每班由原來(lái)的4人清挖煤泥減少至1人，沉淀池清挖由2個(gè)小班時(shí)間縮減至1個(gè)小班，每月提升鉆孔進(jìn)尺240米；研制“一種離心式機械造穴鉆具”和“一種高壓水尾”，解決造穴時(shí)核心部件易損問(wèn)題；研制“一種煤礦礦用大孔徑鉆孔回擴裝置”，解決鉆孔回擴速度慢易掉鉆的問(wèn)題；研發(fā) “一種定位取鉆桿裝置及方法”，解決掉鉆打撈鉆桿困難的問(wèn)題，打撈率提高至了85%等等。

在水力造穴技術(shù)革新升級中，瓦斯抽采研究室先后申報專(zhuān)利10項，取得專(zhuān)利4項，有效提高高瓦斯高地應力區水力造穴效率20%，單孔（140米，15個(gè)穴）耗時(shí)縮短為20小時(shí)。

頂板水力壓裂治理見(jiàn)效

瓦斯抽采研究室致力于高瓦斯高應力區掘進(jìn)工作面頂板水力壓裂技術(shù)研究，在技術(shù)攻關(guān)過(guò)程中申報的專(zhuān)利7項全部運用到現場(chǎng)，解決了巷道掘進(jìn)期間地壓大、瓦斯含量高、頻發(fā)圍巖動(dòng)力事件造成煤體震動(dòng)瓦斯涌出等難題，大大提高了瓦斯治理的效能，確保了高瓦斯高地應力掘進(jìn)工作面安全高效掘進(jìn)。目前，“一種瓦斯抽采雙向防脫卡箍裝置”已獲得專(zhuān)利證書(shū)。

瓦斯抽采研究室在治理瓦斯的同時(shí)兼顧圍巖動(dòng)力事件的防治，運用微震、電磁輻射等監測技術(shù)，實(shí)施迎頭預抽、邊掘邊抽、迎頭注水、頂板水力壓裂“三位一體”綜合措施，通過(guò)提前預警分析研判，消除圍巖應力聚集，進(jìn)行地質(zhì)構造的預探測，并通過(guò)研發(fā)運用“瓦斯抽采雙向防脫卡箍裝置”“煤礦用離心式牙輪機械鉆具”“礦用水力壓裂加砂裝置”“井下水力壓裂預切槽裝置”“輔助排渣裝置”等解決壓裂時(shí)鉆桿受壓制退、煤層泄壓鉆孔施工慢、定向泄壓、打鉆排渣慢等諸多擋手問(wèn)題，運用“高瓦斯高地應力掘進(jìn)工作面卸壓方法”，解決頂板圍巖泄壓和效果驗證問(wèn)題。

通過(guò)高瓦斯高應力區掘進(jìn)工作面頂板水力壓裂技術(shù)的應用，頂板圍巖動(dòng)力時(shí)間由每排掘進(jìn)時(shí)的平均12次左右降低至2至4次，減少?lài)鷰r動(dòng)力現象80％以上，降低圍巖動(dòng)力事件能級兩個(gè)等級，煤孔施工期間噴孔現象降低90%以上，頂板壓裂耗時(shí)每次節約1個(gè)小班時(shí)間，每條煤巷每月節約工時(shí)3至4個(gè)小班，每月提升掘進(jìn)進(jìn)尺10米，而且頂板水力壓裂技術(shù)與以往氣相壓裂相比單次節約費用3.7萬(wàn)元，單巷每月壓裂費用節約9.6萬(wàn)元，每年可節省壓裂費用115萬(wàn)余元。

瓦斯抽采工藝創(chuàng )新突破

為破解高瓦斯掘進(jìn)工作面通風(fēng)瓦斯問(wèn)題，該礦獨創(chuàng )性提出基于熱動(dòng)力學(xué)的瓦斯抽采工藝，在不斷改進(jìn)中日趨完善成熟，成為了治理瓦斯的“利器”。

瓦斯抽采研究室進(jìn)行四輪試驗改進(jìn)，通過(guò)優(yōu)化鉆孔布置、加熱順序、加熱時(shí)長(cháng)等一系列舉措，并創(chuàng )新運用“煤層加熱、注水設備及使用方法”，實(shí)現了瓦斯強制解吸主動(dòng)高效抽采，將高瓦斯掘進(jìn)工作面迎頭抽采時(shí)間降低至原先的17%。同時(shí)針對煤層加熱抽采后掘進(jìn)時(shí)煤層較干煤塵較大的難題，研制了“井下防塵通風(fēng)裝置”；為解決造穴洞穴塌孔問(wèn)題，制作了“穿層造穴支撐篩管”。

通過(guò)在高瓦斯高應力區掘進(jìn)工作面頂板水力壓裂技術(shù)、基于熱動(dòng)力學(xué)基礎的瓦斯抽采工藝、掘進(jìn)工作面煤壁破裂動(dòng)態(tài)觀(guān)測響應機制的帶動(dòng)下，在巷道風(fēng)量700方/分的條件下，將回風(fēng)流瓦斯濃度由0.7%降至0.4%。

抓創(chuàng )新就是抓發(fā)展，謀創(chuàng )新就是謀未來(lái)。該礦瓦斯抽采研究室立足創(chuàng )造價(jià)值，大力踐行“算賬”文化，實(shí)現了瓦斯治理技術(shù)的“換擋升級”。

（文 李曉慧 程志強）

責任編輯：崔婷婷