上社公司一项关键技术通过中国煤炭工业协会科技成果鉴定

时间:2026-09-22 10:34    来源:山西科技报

针对15号煤层煤体结构破碎、渗透率低,井下施工过程易出现塌孔、卡钻现象,瓦斯抽采衰减速率大、区域预抽达标周期偏长等制约矿井瓦斯治理的突出问题,阳泉市上社煤炭有限责任公司立足矿井煤层赋存实际,围绕碎软突出煤层增透抽采关键技术开展专项科研攻关,研发形成适配煤层条件的定点掏煤增透成套工艺体系,为矿井瓦斯灾害源头治理提供坚实技术保障。

研究团队充分利用高压水射流产生的水锤效应与水楔作用,对煤体进行定向切割与扰动,人为构建卸压空间,诱导煤层原生裂隙进一步扩展、相互贯通,改善煤层渗流条件。研究过程中构建低渗透煤与瓦斯气-固动态耦合模型,定量分析煤层增透前后瓦斯压力场、渗流场的演化特征,厘清水力扰动条件下瓦斯运移变化规律。在此基础上搭建“定向钻进定点掏煤/水力割缝封孔并网抽采”一体化作业流程,实现煤层卸压增透与瓦斯连续抽采协同运行。针对碎软煤层施工中塌孔卡钻、排渣不畅、孔内压力释放受阻等工程技术瓶颈,项目配套选用高低压转换割缝器、超高压清水泵、全长筛管以及“两堵一注”封孔工艺,从装备、施工、封孔多环节施策,有效提升钻孔成孔稳定性与后期抽采系统运行可靠性。该技术已通过中国煤炭工业协会科学技术成果鉴定。

项目在15108工作面底抽巷组织开展工业性试验,实施多组水力割缝钻孔施工,完成煤层大范围治理覆盖。科研人员通过多组现场对照试验,系统采集施工与抽采监测数据,确定割缝有效半径、影响半径、最优抽采负压、钻孔布置间距等核心工艺参数,整套装备各项技术性能均满足设计指标要求。对比常规普通钻孔,水力割缝增透工艺能够显著提升瓦斯抽采浓度与混合流量,保障瓦斯抽采纯量维持在较高水平,适用于突出、碎软、低透气性煤层的区域增透和瓦斯抽采,尤其适合传统穿层/顺层钻孔存在成孔困难、抽采效率低、达标周期长的矿井。

新工艺在降本增效方面成效突出,传统底抽巷穿层钻孔煤巷条带瓦斯治理成本每米约14020元,普通长距离钻孔预抽工艺每米约9150元,应用水力割缝增透长距离钻孔工艺后,治理成本降至每米8574元。相较普通定向钻孔,每掘进1米煤巷可节约瓦斯治理成本576元,按照工作面平均长度1000米测算,单条工作面可实现直接节支57.6万元。除直接经济效益外,该技术能够有效减少钻孔及巷道工程量,大幅压缩煤层瓦斯预抽达标周期,有效缓解矿井采掘接续矛盾,同时提升瓦斯抽采效率与瓦斯资源回收利用水平,实现安全与经济效益同步提升,为同类碎软突出煤层瓦斯治理提供了可借鉴的工程实践参考。(梁凤平)