今年以來(lái)，晉能控股煤業(yè)集團寺河礦著(zhù)眼于煤礦井下大區域探測煤層瓦斯含量的現實(shí)需求，加快推廣應用井下定向長(cháng)鉆孔先進(jìn)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(cháng)距離定點(diǎn)密閉取芯技術(shù)裝置。

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

該技術(shù)成果應用后，該礦降低掘進(jìn)成本2300萬(wàn)元，掘進(jìn)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(cháng)距離煤芯取樣須攻克多道難關(guān)

“常規的煤芯取樣工藝會(huì )存在鉆孔施工偏差大、煤芯暴露時(shí)間過(guò)長(cháng)等問(wèn)題，不利于檢測煤層瓦斯含量，還存在交叉作業(yè)、重復作業(yè)等浪費人力物力的情況?！彼潞拥V抽放管理部副部長(cháng)唐杰說(shuō)，“由于煤芯暴露時(shí)間短，我們只能使用普通鉆機進(jìn)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(shí)際取樣點(diǎn)的具體位置，導致取樣精度低，無(wú)法準確進(jìn)行鉆探工作?！?/p>

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

“長(cháng)距離煤芯取樣這項工作的真正難點(diǎn)，在于如何保障鉆孔施工后，取得的煤芯能真實(shí)反映出煤層瓦斯含量?！彼潞拥V抽放管理部技術(shù)員郝華超說(shuō)。

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場(chǎng)，跟蹤每一層煤層的取樣全過(guò)程。有時(shí)多次取樣結果不理想，他們?yōu)檫_到目標，在井下一待就是十幾個(gè)小時(shí)。

“煤層瓦斯含量是礦井抽采達標評價(jià)工作中的一項重要評價(jià)指標，其測定的準確性關(guān)乎整個(gè)礦井瓦斯抽采達標評價(jià)工作的成敗?！彼潞拥V抽放管理部主任工程師原鵬程說(shuō)，“每一次取樣精度低時(shí)，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(guò)前期的反復考察與多次研究試驗，寺河礦成功研發(fā)了長(cháng)距離定點(diǎn)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(guò)泥漿泵加壓將橡膠球送至投球裝置的球座中，堵塞球座底部的導水孔，再用泥漿泵持續加壓，讓液壓截斷銷(xiāo)釘并向前運動(dòng)，聯(lián)動(dòng)關(guān)閉取樣內筒的球閥和解吸球閥，實(shí)現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(diǎn)，并針對不同地點(diǎn)編制實(shí)施方案。他們將長(cháng)距離定點(diǎn)密閉取芯技術(shù)裝置與常規方法進(jìn)行對比測試，評價(jià)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(cháng)取樣深度達到510米，共計獲取煤芯22個(gè)，密閉效果良好，取樣過(guò)程中的瓦斯損失量微乎其微。

實(shí)現井下瓦斯含量準確測定

“長(cháng)距離定點(diǎn)密閉取芯技術(shù)裝置成功應用后，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、測定結果失真等問(wèn)題，實(shí)現了煤礦井下瓦斯含量準確測定。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，應用前景十分廣闊?！彼潞拥V抽放管理部部長(cháng)高磊說(shuō)。

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

“應用長(cháng)距離定點(diǎn)密閉取芯技術(shù)裝置以來(lái)，我們不僅實(shí)現了對井下長(cháng)距離煤芯的定點(diǎn)采集，避免了交叉作業(yè)，而且保證了取樣過(guò)程中全程密閉，縮短了煤芯暴露時(shí)間，大幅提升了煤層瓦斯含量測定精確性?！彼潞拥V探放水一隊主管技術(shù)員金輝說(shuō)。

自9月以來(lái)，寺河礦定向鉆機進(jìn)尺取得連續突破，最終創(chuàng )下了日進(jìn)尺7317米的全國新紀錄。