為實現在煤炭安全開采過程中對瓦斯應抽盡采，晉能控股煤業集團寺河礦著眼于煤礦井下大區域探測煤層瓦斯含量的現實需求，把握井下定向長鉆孔先進鉆探技術與裝備大范圍快速推廣應用的趨勢，與多家單位聯合研發了煤礦井下長距離定點密閉取芯技術及裝置，目前此項科技成果已完成驗收鑒定，達到了國際領先水平。

攻克關鍵性“密閉”難題

　　“常規的取芯工藝，有著很多弊端，存在鉆孔施工偏差大、煤芯暴露時間過長等不利于檢測煤層瓦斯含量的因素，還存在交叉作業、重復作業等情況。”寺河礦抽放管理部副部長唐杰說，“長距離密閉取芯工藝研究成功，是一項突破性的成就，僅在我礦降低掘進成本一項，就可以達到2300萬元，掘進效益提升了20%。”
　　常規的取芯工藝，限于井下瓦斯含量測定用煤芯暴露時間不得大于5min的要求，只能使用普通鉆機進行施工，最大取樣深度只能達到120m左右，取樣深度覆蓋范圍小，且不能測量和控制實際取樣點的具體空間位置，取樣精度低。使用定向鉆機進行取芯施工，雖然可以保證鉆孔施工的精準性、擴大單次開孔的取芯范圍，但是由于所取煤芯暴露時間過長，瓦斯含量測定的準確性會有所偏差。
　　“長距離煤層取芯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夠反映出真實的煤層瓦斯含量。”寺河礦抽放管理部技術員郝華超說。
　　為了攻克這一關鍵性難題，寺河礦的技術人員多次深入井下工作現場，跟蹤每一處煤層的取芯全過程，有時多次取芯結果不理想，在井下一待就是10幾個小時。
　　“煤層瓦斯含量是礦井抽采達標評價工作中一項重要的評價指標，其測定的準確性將關乎整個礦井瓦斯抽采達標評價工作的成敗。”
　　寺河礦抽放管理部主任工程師原鵬程說，“每一次取樣精度低時，就愈發堅定了我們要攻克這個難題的決心。”
　　經過前期的反復考察與多次研究試驗，寺河礦成功加工出一套專用的取芯裝置。取芯鉆桿到達工作位置后，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，使得球座底部的導水孔被堵塞，再由泥漿泵持續泵注加壓，由此產生的液壓推動液壓總成“剪斷”銷釘并向前運動，聯動關閉取芯內筒的球閥和解吸球閥，實現真正意義上的密閉取芯，保證了煤層瓦斯取樣精度。
　　在敲定最終方案之后，寺河礦優選出多處代表性施工地點，并針對不同地點編制實施方案，將長距離密閉取芯與常規方法采取樣品進行瓦斯含量對比測試，評價深孔密閉取芯瓦斯含量測定效果，最終尋找出一套真正行之有效的項目實施方案，在首次試驗中，最長取芯深度達到了510米，共計獲取煤芯22個，密閉效果良好，取芯過程中的瓦斯損失量微乎其微。
　　“定向鉆機長距離密閉取芯工藝的研發成功，有效解決了煤層瓦斯含量檢測軌跡偏差大、檢測范圍小、測定結果失真等問題，實現了煤礦井下長距離、精準定點、密閉取心瓦斯含量準確測定。這項技術成果對煤礦瓦斯區域超前治理、瓦斯資源抽采利用具有重要的現實意義，具有廣闊的應用前景。”晉能控股煤業集團寺河礦抽放管理部部長高磊說道。

新技術帶來的新效益

　　寺河礦認真踐行集團公司“創新、綠色、卓越、高效”的企業精神，將科技創新作為推動礦井發展的第一動力，把提高瓦斯抽采效率作為生產銜接的重要保障，為企業安全高效發展夯實了基礎。
　　9月12日，寺河礦四支抽放隊的定向鉆機日進尺達到了7317米，創造了新的全國紀錄。打開當日的抽放進尺日報表，詳細地記錄了當天每臺鉆機的進尺，在34臺鉆機之中，393米這個數字是當日單機單孔的最高進尺。而這臺鉆機施工的取芯鉆孔，就應用了這項定向鉆機長距離密閉取芯工藝。
　　“從使用定向鉆機長距離密閉取芯技術以來，不僅實現了對井下長距離煤的定點采集，避免了交叉作業，還保證取樣過程中全程保持密閉，減少了煤芯暴露時間，大幅提升了煤層瓦斯含量測定精度。”寺河礦探放水一隊主管技術員金輝說道。
　　整套長距離密閉取芯工藝流程，利用前期施工的近水平本煤層探查定向孔，查明取樣區域內煤層起伏變化規律，完成煤芯取樣點和取樣定向孔設計。然后分段進行定向鉆進，確保定向孔沿設計軌跡鉆進至取樣點，再利用密閉取芯裝置進行取樣鉆進和煤樣保壓采取，直至完成所有煤芯取樣點煤樣采取，利用定向鉆機的優勢，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。
　　自9月份以來，寺河礦定向鉆機進尺連續取得突破，最終創下了7317米的全國紀錄。7317米的背后，是“創新、綠色、卓越、高效”企業精神的有力見證，是寺河礦長期以來保持日均瓦斯抽采量220萬立方米以上的強勁動力，也是寺河礦實現高瓦斯條件下低瓦斯開采的堅實保障。 （崔誠）