科技創(chuàng )新能夠為企業(yè)的發(fā)展提供無(wú)限助力，潞安化工集團能源事業(yè)部通風(fēng)部著(zhù)力加快科技創(chuàng )新攻堅力量，奮力打造具有重要影響力科技創(chuàng )新策源地，致力于提高本煤層瓦斯抽采濃度，解決好突出礦井‘抽、掘、采’平衡問(wèn)題。本煤層瓦斯鉆孔精準抽采技術(shù)榮獲“集團科學(xué)技術(shù)獎”一等獎，為實(shí)現安全、高效、綠色、廉潔、共享全方位高質(zhì)量發(fā)展提供基礎保障，科技攻堅突破成效顯著(zhù)。

煤層瓦斯高效抽采與利用是煤礦碳減排的主要施策方向，對礦井安全生產(chǎn)與能源綠色利用方面都意義重大。然而受限于井下復雜的地質(zhì)條件及艱苦的作業(yè)環(huán)境，鉆孔施工、成孔質(zhì)量、密封及調控作業(yè)往往無(wú)法達到設計要求，致使瓦斯抽采效率不達標。因此研究鉆孔施工、成孔質(zhì)量、高效密封及負壓調控全過(guò)程，發(fā)現瓦斯抽采效果不佳的主要問(wèn)題，并找到解決問(wèn)題的辦法，進(jìn)而實(shí)現瓦斯鉆孔精準抽采，是我國高瓦斯礦井安全生產(chǎn)協(xié)同發(fā)展面臨的重要難題，也是實(shí)現“碳達峰，碳中和”目標的重要舉措之一。

為此，潞安化工集團能源事業(yè)部通風(fēng)部在精益思想指導下的“算賬”文化引領(lǐng)下，從“兩個(gè)至上、雙碳目標”出發(fā)，針對煤礦井下瓦斯災害防治面臨的問(wèn)題與挑戰，提出從鉆孔施工至抽采整個(gè)周期的精準抽采構想，聚焦本煤層瓦斯鉆孔高效抽采關(guān)鍵科技難題，開(kāi)展本煤層鉆孔高濃高效精準抽采技術(shù)攻關(guān)，促進(jìn)技術(shù)創(chuàng )新與商業(yè)模式創(chuàng )新的深度融合，提高創(chuàng )新成果轉化率，成功地實(shí)現了礦井瓦斯高濃高效抽采。

集團能源事業(yè)部通風(fēng)部部長(cháng)趙新華講道：“要有強烈的創(chuàng )新意識，凡事要有打破砂鍋問(wèn)到底的勁頭，敢于質(zhì)疑現有理論，勇于開(kāi)拓新的方向，攻堅克難，追求卓越。如果在技術(shù)創(chuàng )新上沒(méi)有大的作為，投再多錢(qián)也只能是在低水平打轉轉?！?/p>

該項目形成了本煤層瓦斯抽采鉆孔精準監測新思路，創(chuàng )新發(fā)展了瓦斯抽采全時(shí)域智能分析系統，實(shí)現了真實(shí)比例三維軌跡顯示、空白帶精準識別、煤巖精準判定。搭建了鉆孔抽采全時(shí)域模擬實(shí)驗平臺，集成創(chuàng )新了鉆孔專(zhuān)用表貼式FBG監測設備，構建了表貼式光柵傳感器應變傳遞模型；結合無(wú)線(xiàn)隨鉆測量數據，揭示了鉆孔塌孔與軌跡偏移及巖性變化之間的對應關(guān)系，實(shí)現了鉆孔抽采全時(shí)域智能監測。

該項目提出了本煤層瓦斯抽采鉆孔精準支護構想，基于鉆孔精準監測結果確定了易塌區段，研制了鉆孔自動(dòng)化防塌支護裝置，實(shí)現了鉆孔易塌區段的自動(dòng)化精準支護。開(kāi)展了鉆孔相似模擬實(shí)驗，揭示了煤樣硬度系數與加載情況下模擬鉆孔塌孔長(cháng)度的變化規律，進(jìn)行了不同礦區不同硬度煤層的精準支護工業(yè)性試驗，總結得出了精準支護工藝所適用的煤層硬度系數區間。

該項目發(fā)明了本煤層瓦斯抽采鉆孔精準密封方法，研發(fā)了具有精準配料功能的自動(dòng)化密封注漿設備，實(shí)現了鉆孔的自動(dòng)化持續注漿。搭建了三維磁性密封檢測系統，開(kāi)展了三維磁性物理檢測實(shí)驗，獲得了密封漿液流動(dòng)軌跡磁性空間分布特征。研制了密封智能調控系統，揭示了抽采參數指標臨界值以及控制參數指標與動(dòng)態(tài)密封工藝的耦合關(guān)系，實(shí)現了瓦斯抽采鉆孔精準密封。

該項目構建了本煤層瓦斯鉆孔精準抽采技術(shù)體系，將精準監測、精準支護與精準密封技術(shù)相結合，以鉆孔組模式從時(shí)間及空間角度形成了鉆孔的精準抽采技術(shù)體系。項目研究成果在潞安化工集團多個(gè)礦井進(jìn)行了現場(chǎng)應用示范，有效提高了鉆孔瓦斯抽采濃度，推動(dòng)了煤礦瓦斯的高效利用，為“雙碳”目標的實(shí)現提供保障。

集團能源事業(yè)部通風(fēng)部副部長(cháng)秦貴成說(shuō)：“我們必須抓住機遇，迎接挑戰，下好先手棋，打好主動(dòng)仗。只要堅持不懈努力，狠抓瓦斯抽采技術(shù)攻關(guān)，加快先進(jìn)技術(shù)研發(fā)和推廣應用，發(fā)揮好科技創(chuàng )新這個(gè)“關(guān)鍵變量”的作用，就一定能實(shí)現高瓦斯礦井安全生產(chǎn)協(xié)同發(fā)展?！?/p>

本煤層瓦斯鉆孔精準抽采可以有效減少瓦斯抽采空白帶，提高鉆孔成孔率，推動(dòng)形成成孔—封孔—檢測—調控長(cháng)效機制，從源頭科學(xué)預防瓦斯超限、瓦斯爆炸、煤與瓦斯突出等一系列生產(chǎn)安全事故，對深入落實(shí)“安全第一，預防為主，綜合治理”國家安全生產(chǎn)方針，建設本質(zhì)安全型礦井，實(shí)現礦井高產(chǎn)高效生產(chǎn)，保證礦井財產(chǎn)安全和維護職工勞動(dòng)安全健康權益；從源頭上對鉆孔的抽采生命周期進(jìn)行優(yōu)化，實(shí)現了煤層氣大規模、商業(yè)化開(kāi)發(fā)和有效利用，對實(shí)現煤礦企業(yè)能源結構調整戰略、保障礦區可持續發(fā)展和解決國家目前清潔能源嚴重短缺具有巨大的社會(huì )效益。

集團能源事業(yè)部通風(fēng)部部長(cháng)趙新華說(shuō)：“要堅持自主創(chuàng )新的戰略基點(diǎn)，扭住基礎研究這個(gè)所有技術(shù)問(wèn)題的總機關(guān)，把瓦斯抽采和礦井安全生產(chǎn)建設的薄弱環(huán)節作為推進(jìn)自主創(chuàng )新的主攻方向，選準突破口，加強預先研究和探索，大幅提高瓦斯抽采技術(shù)的自主創(chuàng )新能力，由‘跟跑’‘并跑’向‘領(lǐng)跑’轉變?！?/p>

該項目研究成果于2022年5月通過(guò)了中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì )組織的專(zhuān)家鑒定，得到中國礦業(yè)大學(xué)（北京）委員專(zhuān)家組的高度認可，項目成果提供了瓦斯精準抽采的技術(shù)與工程示范，提高了我國煤礦瓦斯治理水平并豐富了瓦斯治理體系，達到了國際領(lǐng)先水平，對我國煤炭事業(yè)的健康可持續發(fā)展具有重要意義。核心技術(shù)成果獲國家授權發(fā)明專(zhuān)利12項，實(shí)用新型專(zhuān)利8項；在《Fuel》、《煤炭學(xué)報》等SCI/EI期刊發(fā)表論文27篇。

在潞安化工集團余吾煤業(yè)公司、常村煤礦、王莊煤礦、漳村煤礦等應用效果顯著(zhù)，示范區域瓦斯濃度始終保持 30%以上，有效防治了不同煤層鉆孔塌孔及密封失效情況，節約大量的鉆孔二次處理及抽采時(shí)間，減少了井下鉆孔施工量，提高了瓦斯抽采濃度，技術(shù)成果在潞安化工集團下屬礦井推廣應用。

（文/圖 高勇）

責任編輯：郝佳麗