五阳煤矿：创新驱动提升瓦斯治理水平

五阳煤矿是一座具有65年开采史的矿井，随着矿井的开采延伸，瓦斯成为了制约矿井安全集约高效生产的“瓶颈”问题。如何化解、怎样破题，是当前的一道命题。

该矿以精益思想指导下的 “算账”文化为指导，坚持“大账”“小账”一起盘，找准精准发力点，以技术创新为路径，立足“基础保障、技术保障、过程保障”，实施瓦斯治理精益改善项目，2021年先后申报专利24项，目前已取得专利5项。这些发明创造成为了破解瓦斯治理难题的解锁密码。

水力造穴技术换挡升级

该矿在瓦斯治理过程中，水力造穴技术发挥了重要作用，但在钻孔施工过程中遇到了各种技术难题。该矿瓦斯抽采研究室坚持问题导向、目标导向，从封孔工艺改进、快速排渣的钻杆与钻头构型研发、水力造穴快速排渣组件及泵站升级改造、钻杆打捞辅助部件研发四方面进行攻关，实现了水力造穴技术的换挡升级。

瓦斯抽采研究室基于水力压裂封孔技术，开发全要素复用封孔技术，利用水压进行封孔，在迎头、钻场的狭窄空间10分钟即可封孔并网，真正做到“打一并一抽一”，解决了因封孔不当、封孔延时使瓦斯异常涌出和常规封孔技术成本高的问题，保证了巷道的安全高效掘进。截至10月底使用全要素复用封孔技术封孔63个，累计节约封孔费用12.6万元。

该矿还实施“辅助排渣装置+四棱钻杆推广”技术，有效解决了高瓦斯高地应力区域钻孔施工夹钻掉钻问题，今年创造了近6万米“三位一体”钻孔施工中掉钻零记录，有效杜绝了掘进、回采期间揭露钻杆的难题；研制“一种矿用钻机回转转速指示器”，解决钻机回转时机械造穴钻头开闭指示问题；研制“三囊袋滞后注浆瓦斯抽采钻孔封孔装置”，解决迎头、钻场非永久抽采钻孔封孔费用高和抽采钻孔受矿压影响煤壁漏气问题；研制“螺旋式泥浆泵”和“气动式固液分离装置”，解决打钻出煤分离困难、分离器体积过大问题，每班由原来的4人清挖煤泥减少至1人，沉淀池清挖由2个小班时间缩减至1个小班，每月提升钻孔进尺240米；研制“一种离心式机械造穴钻具”和“一种高压水尾”，解决造穴时核心部件易损问题；研制“一种煤矿矿用大孔径钻孔回扩装置”，解决钻孔回扩速度慢易掉钻的问题；研发 “一种定位取钻杆装置及方法”，解决掉钻打捞钻杆困难的问题，打捞率提高至了85%等等。

在水力造穴技术革新升级中，瓦斯抽采研究室先后申报专利10项，取得专利4项，有效提高高瓦斯高地应力区水力造穴效率20%，单孔（140米，15个穴）耗时缩短为20小时。

顶板水力压裂治理见效

瓦斯抽采研究室致力于高瓦斯高应力区掘进工作面顶板水力压裂技术研究，在技术攻关过程中申报的专利7项全部运用到现场，解决了巷道掘进期间地压大、瓦斯含量高、频发围岩动力事件造成煤体震动瓦斯涌出等难题，大大提高了瓦斯治理的效能，确保了高瓦斯高地应力掘进工作面安全高效掘进。目前，“一种瓦斯抽采双向防脱卡箍装置”已获得专利证书。

瓦斯抽采研究室在治理瓦斯的同时兼顾围岩动力事件的防治，运用微震、电磁辐射等监测技术，实施迎头预抽、边掘边抽、迎头注水、顶板水力压裂“三位一体”综合措施，通过提前预警分析研判，消除围岩应力聚集，进行地质构造的预探测，并通过研发运用“瓦斯抽采双向防脱卡箍装置”“煤矿用离心式牙轮机械钻具”“矿用水力压裂加砂装置”“井下水力压裂预切槽装置”“辅助排渣装置”等解决压裂时钻杆受压制退、煤层泄压钻孔施工慢、定向泄压、打钻排渣慢等诸多挡手问题，运用“高瓦斯高地应力掘进工作面卸压方法”，解决顶板围岩泄压和效果验证问题。

通过高瓦斯高应力区掘进工作面顶板水力压裂技术的应用，顶板围岩动力时间由每排掘进时的平均12次左右降低至2至4次，减少围岩动力现象80％以上，降低围岩动力事件能级两个等级，煤孔施工期间喷孔现象降低90%以上，顶板压裂耗时每次节约1个小班时间，每条煤巷每月节约工时3至4个小班，每月提升掘进进尺10米，而且顶板水力压裂技术与以往气相压裂相比单次节约费用3.7万元，单巷每月压裂费用节约9.6万元，每年可节省压裂费用115万余元。

瓦斯抽采工艺创新突破

为破解高瓦斯掘进工作面通风瓦斯问题，该矿独创性提出基于热动力学的瓦斯抽采工艺，在不断改进中日趋完善成熟，成为了治理瓦斯的“利器”。

瓦斯抽采研究室进行四轮试验改进，通过优化钻孔布置、加热顺序、加热时长等一系列举措，并创新运用“煤层加热、注水设备及使用方法”，实现了瓦斯强制解吸主动高效抽采，将高瓦斯掘进工作面迎头抽采时间降低至原先的17%。同时针对煤层加热抽采后掘进时煤层较干煤尘较大的难题，研制了“井下防尘通风装置”；为解决造穴洞穴塌孔问题，制作了“穿层造穴支撑筛管”。

通过在高瓦斯高应力区掘进工作面顶板水力压裂技术、基于热动力学基础的瓦斯抽采工艺、掘进工作面煤壁破裂动态观测响应机制的带动下，在巷道风量700方/分的条件下，将回风流瓦斯浓度由0.7%降至0.4%。

抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来。该矿瓦斯抽采研究室立足创造价值，大力践行“算账”文化，实现了瓦斯治理技术的“换挡升级”。

（文 李晓慧 程志强）

责任编辑：崔婷婷