今年以來，晉能控股煤業(yè)集團寺河礦著眼于煤礦井下大區(qū)域探測煤層瓦斯含量的現(xiàn)實需求，加快推廣應(yīng)用井下定向長鉆孔先進鉆探技術(shù)與裝備，與多家單位聯(lián)合研發(fā)了煤礦井下長距離定點密閉取芯技術(shù)裝置。

據(jù)了解，該礦利用前期施工的近水平本煤層探查定向孔，查明煤芯取樣區(qū)域內(nèi)煤層起伏變化規(guī)律，完成取樣點和取樣定向孔設(shè)計，然后分段進行定向鉆進，確保定向孔沿設(shè)計軌跡鉆進至取樣點，再利用這套技術(shù)裝置進行取樣鉆進和煤芯保壓采集，直至完成所有取樣點的煤芯采集。利用定向鉆機的優(yōu)勢，一個鉆孔就可以取得多個煤芯，省去了許多工序，大幅提升了鉆孔施工效率。

該技術(shù)成果應(yīng)用后，該礦降低掘進成本2300萬元，掘進效率提升了20%。目前，此項技術(shù)成果已完成驗收鑒定，達到了國際領(lǐng)先水平。

長距離煤芯取樣須攻克多道難關(guān)

“常規(guī)的煤芯取樣工藝會存在鉆孔施工偏差大、煤芯暴露時間過長等問題，不利于檢測煤層瓦斯含量，還存在交叉作業(yè)、重復(fù)作業(yè)等浪費人力物力的情況?！彼潞拥V抽放管理部副部長唐杰說，“由于煤芯暴露時間短，我們只能使用普通鉆機進行施工，最大取樣深度只能達到120米左右，取樣覆蓋范圍小，且不能測量和控制實際取樣點的具體位置，導(dǎo)致取樣精度低，無法準(zhǔn)確進行鉆探工作?！?/p>

唐杰告訴筆者，他們在使用定向鉆機進行取樣時，雖然可以保證鉆孔施工的精準(zhǔn)性，擴大單次開孔的取樣范圍，但是由于所取得的煤芯暴露時間過長，瓦斯含量測定的準(zhǔn)確性會有所偏差。

“長距離煤芯取樣這項工作的真正難點，在于如何保障鉆孔施工后，取得的煤芯能真實反映出煤層瓦斯含量。”寺河礦抽放管理部技術(shù)員郝華超說。

為了解決這一關(guān)鍵技術(shù)難題，寺河礦的技術(shù)人員多次深入井下工作現(xiàn)場，跟蹤每一層煤層的取樣全過程。有時多次取樣結(jié)果不理想，他們?yōu)檫_到目標(biāo)，在井下一待就是十幾個小時。

“煤層瓦斯含量是礦井抽采達標(biāo)評價工作中的一項重要評價指標(biāo)，其測定的準(zhǔn)確性關(guān)乎整個礦井瓦斯抽采達標(biāo)評價工作的成敗?！彼潞拥V抽放管理部主任工程師原鵬程說，“每一次取樣精度低時，我們就更加堅定解決這一技術(shù)難題?！?/p>

功夫不負有心人。經(jīng)過前期的反復(fù)考察與多次研究試驗，寺河礦成功研發(fā)了長距離定點密閉取芯技術(shù)裝置。他們將取樣鉆桿送達工作位置后，在水辮與鉆桿連接處投入橡膠球，通過泥漿泵加壓將橡膠球送至投球裝置的球座中，堵塞球座底部的導(dǎo)水孔，再用泥漿泵持續(xù)加壓，讓液壓截斷銷釘并向前運動，聯(lián)動關(guān)閉取樣內(nèi)筒的球閥和解吸球閥，實現(xiàn)真正意義上的密閉取樣，確保煤層瓦斯取樣精度。

在敲定最終方案之后，寺河礦優(yōu)選出多處代表性施工地點，并針對不同地點編制實施方案。他們將長距離定點密閉取芯技術(shù)裝置與常規(guī)方法進行對比測試，評價深孔密閉取樣瓦斯含量測定效果，最終尋找出一套真正行之有效的方案。在首次試驗中，該方案的最長取樣深度達到510米，共計獲取煤芯22個，密閉效果良好，取樣過程中的瓦斯損失量微乎其微。

實現(xiàn)井下瓦斯含量準(zhǔn)確測定

“長距離定點密閉取芯技術(shù)裝置成功應(yīng)用后，我們有效解決了煤層瓦斯含量檢測軌跡偏差大、檢測范圍小、測定結(jié)果失真等問題，實現(xiàn)了煤礦井下瓦斯含量準(zhǔn)確測定。這項技術(shù)成果對煤礦瓦斯超前治理、瓦斯抽采利用具有重要意義，應(yīng)用前景十分廣闊?！彼潞拥V抽放管理部部長高磊說。

打開9月12日的瓦斯抽放進尺日報表，筆者看到上面詳細記錄了當(dāng)天34臺鉆機的進尺，其中有一臺鉆機的單孔進尺達到393米。而這臺鉆機施工的取樣鉆孔，就應(yīng)用了長距離定點密閉取芯技術(shù)裝置。

“應(yīng)用長距離定點密閉取芯技術(shù)裝置以來，我們不僅實現(xiàn)了對井下長距離煤芯的定點采集，避免了交叉作業(yè)，而且保證了取樣過程中全程密閉，縮短了煤芯暴露時間，大幅提升了煤層瓦斯含量測定精確性。”寺河礦探放水一隊主管技術(shù)員金輝說。

自9月以來，寺河礦定向鉆機進尺取得連續(xù)突破，最終創(chuàng)下了日進尺7317米的全國新紀(jì)錄。