潞安化工集团：凝聚创新动能 谱写瓦斯高浓高效抽采新篇章

科技创新能够为企业的发展提供无限助力，潞安化工集团能源事业部通风部着力加快科技创新攻坚力量，奋力打造具有重要影响力科技创新策源地，致力于提高本煤层瓦斯抽采浓度，解决好突出矿井‘抽、掘、采’平衡问题。本煤层瓦斯钻孔精准抽采技术荣获“集团科学技术奖”一等奖，为实现安全、高效、绿色、廉洁、共享全方位高质量发展提供基础保障，科技攻坚突破成效显著。

煤层瓦斯高效抽采与利用是煤矿碳减排的主要施策方向，对矿井安全生产与能源绿色利用方面都意义重大。然而受限于井下复杂的地质条件及艰苦的作业环境，钻孔施工、成孔质量、密封及调控作业往往无法达到设计要求，致使瓦斯抽采效率不达标。因此研究钻孔施工、成孔质量、高效密封及负压调控全过程，发现瓦斯抽采效果不佳的主要问题，并找到解决问题的办法，进而实现瓦斯钻孔精准抽采，是我国高瓦斯矿井安全生产协同发展面临的重要难题，也是实现“碳达峰，碳中和”目标的重要举措之一。

为此，潞安化工集团能源事业部通风部在精益思想指导下的“算账”文化引领下，从“两个至上、双碳目标”出发，针对煤矿井下瓦斯灾害防治面临的问题与挑战，提出从钻孔施工至抽采整个周期的精准抽采构想，聚焦本煤层瓦斯钻孔高效抽采关键科技难题，开展本煤层钻孔高浓高效精准抽采技术攻关，促进技术创新与商业模式创新的深度融合，提高创新成果转化率，成功地实现了矿井瓦斯高浓高效抽采。

集团能源事业部通风部部长赵新华讲道：“要有强烈的创新意识，凡事要有打破砂锅问到底的劲头，敢于质疑现有理论，勇于开拓新的方向，攻坚克难，追求卓越。如果在技术创新上没有大的作为，投再多钱也只能是在低水平打转转。”

该项目形成了本煤层瓦斯抽采钻孔精准监测新思路，创新发展了瓦斯抽采全时域智能分析系统，实现了真实比例三维轨迹显示、空白带精准识别、煤岩精准判定。搭建了钻孔抽采全时域模拟实验平台，集成创新了钻孔专用表贴式FBG监测设备，构建了表贴式光栅传感器应变传递模型；结合无线随钻测量数据，揭示了钻孔塌孔与轨迹偏移及岩性变化之间的对应关系，实现了钻孔抽采全时域智能监测。

该项目提出了本煤层瓦斯抽采钻孔精准支护构想，基于钻孔精准监测结果确定了易塌区段，研制了钻孔自动化防塌支护装置，实现了钻孔易塌区段的自动化精准支护。开展了钻孔相似模拟实验，揭示了煤样硬度系数与加载情况下模拟钻孔塌孔长度的变化规律，进行了不同矿区不同硬度煤层的精准支护工业性试验，总结得出了精准支护工艺所适用的煤层硬度系数区间。

该项目发明了本煤层瓦斯抽采钻孔精准密封方法，研发了具有精准配料功能的自动化密封注浆设备，实现了钻孔的自动化持续注浆。搭建了三维磁性密封检测系统，开展了三维磁性物理检测实验，获得了密封浆液流动轨迹磁性空间分布特征。研制了密封智能调控系统，揭示了抽采参数指标临界值以及控制参数指标与动态密封工艺的耦合关系，实现了瓦斯抽采钻孔精准密封。

该项目构建了本煤层瓦斯钻孔精准抽采技术体系，将精准监测、精准支护与精准密封技术相结合，以钻孔组模式从时间及空间角度形成了钻孔的精准抽采技术体系。项目研究成果在潞安化工集团多个矿井进行了现场应用示范，有效提高了钻孔瓦斯抽采浓度，推动了煤矿瓦斯的高效利用，为“双碳”目标的实现提供保障。

集团能源事业部通风部副部长秦贵成说：“我们必须抓住机遇，迎接挑战，下好先手棋，打好主动仗。只要坚持不懈努力，狠抓瓦斯抽采技术攻关，加快先进技术研发和推广应用，发挥好科技创新这个“关键变量”的作用，就一定能实现高瓦斯矿井安全生产协同发展。”

本煤层瓦斯钻孔精准抽采可以有效减少瓦斯抽采空白带，提高钻孔成孔率，推动形成成孔—封孔—检测—调控长效机制，从源头科学预防瓦斯超限、瓦斯爆炸、煤与瓦斯突出等一系列生产安全事故，对深入落实“安全第一，预防为主，综合治理”国家安全生产方针，建设本质安全型矿井，实现矿井高产高效生产，保证矿井财产安全和维护职工劳动安全健康权益；从源头上对钻孔的抽采生命周期进行优化，实现了煤层气大规模、商业化开发和有效利用，对实现煤矿企业能源结构调整战略、保障矿区可持续发展和解决国家目前清洁能源严重短缺具有巨大的社会效益。

集团能源事业部通风部部长赵新华说：“要坚持自主创新的战略基点，扭住基础研究这个所有技术问题的总机关，把瓦斯抽采和矿井安全生产建设的薄弱环节作为推进自主创新的主攻方向，选准突破口，加强预先研究和探索，大幅提高瓦斯抽采技术的自主创新能力，由‘跟跑’‘并跑’向‘领跑’转变。”

该项目研究成果于2022年5月通过了中国煤炭工业协会组织的专家鉴定，得到中国矿业大学（北京）委员专家组的高度认可，项目成果提供了瓦斯精准抽采的技术与工程示范，提高了我国煤矿瓦斯治理水平并丰富了瓦斯治理体系，达到了国际领先水平，对我国煤炭事业的健康可持续发展具有重要意义。核心技术成果获国家授权发明专利12项，实用新型专利8项；在《Fuel》、《煤炭学报》等SCI/EI期刊发表论文27篇。

在潞安化工集团余吾煤业公司、常村煤矿、王庄煤矿、漳村煤矿等应用效果显著，示范区域瓦斯浓度始终保持 30%以上，有效防治了不同煤层钻孔塌孔及密封失效情况，节约大量的钻孔二次处理及抽采时间，减少了井下钻孔施工量，提高了瓦斯抽采浓度，技术成果在潞安化工集团下属矿井推广应用。

（文/图 高勇）

责任编辑：郝佳丽