五陽煤礦：創新驅動提升瓦斯治理水平

五陽煤礦是一座具有65年開采史的礦井，隨著礦井的開采延伸，瓦斯成為了制約礦井安全集約高效生產的“瓶頸”問題。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，找準精準發力點，以技術創新為路徑，立足“基礎保障、技術保障、過程保障”，實施瓦斯治理精益改善項目，2021年先后申報專利24項，目前已取得專利5項。這些發明創造成為了破解瓦斯治理難題的解鎖密碼。

水力造穴技術換擋升級

該礦在瓦斯治理過程中，水力造穴技術發揮了重要作用，但在鉆孔施工過程中遇到了各種技術難題。該礦瓦斯抽采研究室堅持問題導向、目標導向，從封孔工藝改進、快速排渣的鉆桿與鉆頭構型研發、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四方面進行攻關，實現了水力造穴技術的換擋升級。

瓦斯抽采研究室基于水力壓裂封孔技術，開發全要素復用封孔技術，利用水壓進行封孔，在迎頭、鉆場的狹窄空間10分鐘即可封孔并網，真正做到“打一并一抽一”，解決了因封孔不當、封孔延時使瓦斯異常涌出和常規封孔技術成本高的問題，保證了巷道的安全高效掘進。截至10月底使用全要素復用封孔技術封孔63個，累計節約封孔費用12.6萬元。

該礦還實施“輔助排渣裝置+四棱鉆桿推廣”技術，有效解決了高瓦斯高地應力區域鉆孔施工夾鉆掉鉆問題，今年創造了近6萬米“三位一體”鉆孔施工中掉鉆零記錄，有效杜絕了掘進、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”，解決鉆機回轉時機械造穴鉆頭開閉指示問題；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題；研制“螺旋式泥漿泵”和“氣動式固液分離裝置”，解決打鉆出煤分離困難、分離器體積過大問題，每班由原來的4人清挖煤泥減少至1人，沉淀池清挖由2個小班時間縮減至1個小班，每月提升鉆孔進尺240米；研制“一種離心式機械造穴鉆具”和“一種高壓水尾”，解決造穴時核心部件易損問題；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題；研發 “一種定位取鉆桿裝置及方法”，解決掉鉆打撈鉆桿困難的問題，打撈率提高至了85%等等。

在水力造穴技術革新升級中，瓦斯抽采研究室先后申報專利10項，取得專利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個穴）耗時縮短為20小時。

頂板水力壓裂治理見效

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

瓦斯抽采研究室在治理瓦斯的同時兼顧圍巖動力事件的防治，運用微震、電磁輻射等監測技術，實施迎頭預抽、邊掘邊抽、迎頭注水、頂板水力壓裂“三位一體”綜合措施，通過提前預警分析研判，消除圍巖應力聚集，進行地質構造的預探測，并通過研發運用“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題，運用“高瓦斯高地應力掘進工作面卸壓方法”，解決頂板圍巖泄壓和效果驗證問題。

通過高瓦斯高應力區掘進工作面頂板水力壓裂技術的應用，頂板圍巖動力時間由每排掘進時的平均12次左右降低至2至4次，減少圍巖動力現象80％以上，降低圍巖動力事件能級兩個等級，煤孔施工期間噴孔現象降低90%以上，頂板壓裂耗時每次節約1個小班時間，每條煤巷每月節約工時3至4個小班，每月提升掘進進尺10米，而且頂板水力壓裂技術與以往氣相壓裂相比單次節約費用3.7萬元，單巷每月壓裂費用節約9.6萬元，每年可節省壓裂費用115萬余元。

瓦斯抽采工藝創新突破

為破解高瓦斯掘進工作面通風瓦斯問題，該礦獨創性提出基于熱動力學的瓦斯抽采工藝，在不斷改進中日趨完善成熟，成為了治理瓦斯的“利器”。

瓦斯抽采研究室進行四輪試驗改進，通過優化鉆孔布置、加熱順序、加熱時長等一系列舉措，并創新運用“煤層加熱、注水設備及使用方法”，實現了瓦斯強制解吸主動高效抽采，將高瓦斯掘進工作面迎頭抽采時間降低至原先的17%。同時針對煤層加熱抽采后掘進時煤層較干煤塵較大的難題，研制了“井下防塵通風裝置”；為解決造穴洞穴塌孔問題，制作了“穿層造穴支撐篩管”。

通過在高瓦斯高應力區掘進工作面頂板水力壓裂技術、基于熱動力學基礎的瓦斯抽采工藝、掘進工作面煤壁破裂動態觀測響應機制的帶動下，在巷道風量700方/分的條件下，將回風流瓦斯濃度由0.7%降至0.4%。

抓創新就是抓發展，謀創新就是謀未來。該礦瓦斯抽采研究室立足創造價值，大力踐行“算賬”文化，實現了瓦斯治理技術的“換擋升級”。

（文 李曉慧 程志強）

責任編輯：崔婷婷