媒体传真 当前位置: 首页>>媒体传真

寺河矿“定向钻机长距离密闭取芯工艺”助力瓦斯治理驶入“快车道”

2021-10-15 来源: 学习强国APP

  为实现在煤炭安全开采过程中对瓦斯应抽尽采,晋能控股煤业集团寺河矿着眼于煤矿井下大区域探测煤层瓦斯含量的现实需求,把握井下定向长钻孔先进钻探技术与装备大范围快速推广应用的趋势,与多家单位联合研发了煤矿井下长距离定点密闭取芯技术及装置,目前此项科技成果已完成验收鉴定,达到了国际领先水平。

攻克关键性“密闭”难题

  “常规的取芯工艺,有着很多弊端,存在钻孔施工偏差大、煤芯暴露时间过长等不利于检测煤层瓦斯含量的因素,还存在交叉作业、重复作业等情况。”寺河矿抽放管理部副部长唐杰说,“长距离密闭取芯工艺研究成功,是一项突破性的成就,仅在我矿降低掘进成本一项,就可以达到2300万元,掘进效益提升了20%。”
  常规的取芯工艺,限于井下瓦斯含量测定用煤芯暴露时间不得大于5min的要求,只能使用普通钻机进行施工,最大取样深度只能达到120m左右,取样深度覆盖范围小,且不能测量和控制实际取样点的具体空间位置,取样精度低。使用定向钻机进行取芯施工,虽然可以保证钻孔施工的精准性、扩大单次开孔的取芯范围,但是由于所取煤芯暴露时间过长,瓦斯含量测定的准确性会有所偏差。
  “长距离煤层取芯这项工作的真正难点在于,如何保障钻孔施工后取得的煤芯能够反映出真实的煤层瓦斯含量。”寺河矿抽放管理部技术员郝华超说。
  为了攻克这一关键性难题,寺河矿的技术人员多次深入井下工作现场,跟踪每一处煤层的取芯全过程,有时多次取芯结果不理想,在井下一待就是10几个小时。
  “煤层瓦斯含量是矿井抽采达标评价工作中一项重要的评价指标,其测定的准确性将关乎整个矿井瓦斯抽采达标评价工作的成败。”
  寺河矿抽放管理部主任工程师原鹏程说,“每一次取样精度低时,就愈发坚定了我们要攻克这个难题的决心。”
  经过前期的反复考察与多次研究试验,寺河矿成功加工出一套专用的取芯装置。取芯钻杆到达工作位置后,在水辫与钻杆连接处投入橡胶球,通过泥浆泵加压将橡胶球送至投球装置的球座中,使得球座底部的导水孔被堵塞,再由泥浆泵持续泵注加压,由此产生的液压推动液压总成“剪断”销钉并向前运动,联动关闭取芯内筒的球阀和解吸球阀,实现真正意义上的密闭取芯,保证了煤层瓦斯取样精度。
  在敲定最终方案之后,寺河矿优选出多处代表性施工地点,并针对不同地点编制实施方案,将长距离密闭取芯与常规方法采取样品进行瓦斯含量对比测试,评价深孔密闭取芯瓦斯含量测定效果,最终寻找出一套真正行之有效的项目实施方案,在首次试验中,最长取芯深度达到了510米,共计获取煤芯22个,密闭效果良好,取芯过程中的瓦斯损失量微乎其微。
  “定向钻机长距离密闭取芯工艺的研发成功,有效解决了煤层瓦斯含量检测轨迹偏差大、检测范围小、测定结果失真等问题,实现了煤矿井下长距离、精准定点、密闭取心瓦斯含量准确测定。这项技术成果对煤矿瓦斯区域超前治理、瓦斯资源抽采利用具有重要的现实意义,具有广阔的应用前景。”晋能控股煤业集团寺河矿抽放管理部部长高磊说道。

新技术带来的新效益

  寺河矿认真践行集团公司“创新、绿色、卓越、高效”的企业精神,将科技创新作为推动矿井发展的第一动力,把提高瓦斯抽采效率作为生产衔接的重要保障,为企业安全高效发展夯实了基础。
  9月12日,寺河矿四支抽放队的定向钻机日进尺达到了7317米,创造了新的全国纪录。打开当日的抽放进尺日报表,详细地记录了当天每台钻机的进尺,在34台钻机之中,393米这个数字是当日单机单孔的最高进尺。而这台钻机施工的取芯钻孔,就应用了这项定向钻机长距离密闭取芯工艺。
  “从使用定向钻机长距离密闭取芯技术以来,不仅实现了对井下长距离煤的定点采集,避免了交叉作业,还保证取样过程中全程保持密闭,减少了煤芯暴露时间,大幅提升了煤层瓦斯含量测定精度。”寺河矿探放水一队主管技术员金辉说道。
  整套长距离密闭取芯工艺流程,利用前期施工的近水平本煤层探查定向孔,查明取样区域内煤层起伏变化规律,完成煤芯取样点和取样定向孔设计。然后分段进行定向钻进,确保定向孔沿设计轨迹钻进至取样点,再利用密闭取芯装置进行取样钻进和煤样保压采取,直至完成所有煤芯取样点煤样采取,利用定向钻机的优势,一个钻孔就可以取得多个煤芯,省去了许多工序,大幅提升了钻孔施工效率。
  自9月份以来,寺河矿定向钻机进尺连续取得突破,最终创下了7317米的全国纪录。7317米的背后,是“创新、绿色、卓越、高效”企业精神的有力见证,是寺河矿长期以来保持日均瓦斯抽采量220万立方米以上的强劲动力,也是寺河矿实现高瓦斯条件下低瓦斯开采的坚实保障。 (崔诚)