全國煤礦瓦斯治理現場推進會經驗交流選登：
創(chuàng)新構建“1+2”瓦斯治理模式
淮北礦業(yè)集團總經理 孫方
淮北礦業(yè)集團始建于1958年，有生產礦井17對，核定年產能3585萬噸?；幢钡V區(qū)為松散層全覆蓋隱伏煤田，是我國復雜條件下煤層群開采的典型代表，主采煤層薄、煤體松軟，并伴有巖漿巖侵入，具有高瓦斯、低滲透性、高地應力、強突出風險顯著特性。
隨著開采深度不斷延伸，淮北礦區(qū)主采煤層均升級為突出煤層，瓦斯壓力增大、含量增加，傳統的治理技術手段工程量大、周期長，難以適應新條件下瓦斯治理要求。
近年來，我們以最嚴的管理、措施抓安全，積極構建“1+2”瓦斯治理模式，切實提升瓦斯治理水平。其中，“1”是實施地面井抽采最大化，“2”是在井下實施穿層鉆孔抽采最大化、盾構快速掘進連續(xù)化。
聚焦“地面抽”，實現超前防控治瓦斯
一是國內首創(chuàng)碎軟低滲強突煤層地面水平分段壓裂井預抽煤層瓦斯技術。我們超前8年至10年實施地面水平分段壓裂井預抽工程，通過優(yōu)化煤層頂板水平分段壓裂井布井方案，不斷完善定向多簇射孔技術。其中，在蘆嶺礦施工的一號U型地面水平壓裂井組，連續(xù)92天日產氣量1萬立方米以上，截至目前累計產氣826萬立方米，成為國內首個在松軟低滲透煤層頂板鉆進、分段壓裂改造煤層、排采良好的典型案例。
二是創(chuàng)新實施大口徑地面采動井群全周期高效抽采技術。我們把大口徑地面井抽采作為瓦斯治理的主導技術，替代了采煤工作面高位抽采巷。通過實施“六個最大化”，即井徑最大化、“二開三開”強度最大化、材料強度最大化、石油固井強度最大化、抽采負壓和能力最大化、抽采效果最大化，推進瓦斯治理由井下向地面轉移。探索出上“讓”、中“抗”、下“避”的技術思路，即上部松散層讓出變形量，中部基巖段提高抗剪、抗拉強度，下部目標煤層掏穴留出避讓空間。研發(fā)集“固井、防護、完井”于一體的地面井施工成套技術，并在礦區(qū)全面推廣應用，2020年以來累計施工地面井412口，實現地面井套管“零破斷”和地面井抽采最大化。
聚焦“井下鉆”，實現精準可靠治瓦斯
一是創(chuàng)新攻關井下定向長鉆孔“分段水力加砂壓裂增透”技術。我們創(chuàng)新研發(fā)了復雜地質條件下碎軟強突煤層區(qū)域超前卸壓增透預抽技術。2023年，在行業(yè)內首次采用井下長距離近強突出煤層頂板定向鉆進、全孔段套管固井、定向噴砂射孔、分段水力加砂壓裂等一體化壓裂增透抽采技術，實現生產準備區(qū)強突出煤層超前降壓力、降含量。該技術在蘆嶺礦Ⅱ9410區(qū)段應用后，抽采濃度達75%，最高日產氣量達3800立方米。
二是持續(xù)完善大直徑定向鉆孔“以孔代巷”成套技術。我們探索形成破碎巖層定點注漿+硬巖快速鉆進+二次擴孔+大直徑深孔全程篩管護孔等成套技術工藝，實現高負壓、大流量穩(wěn)定抽采，全面取消采煤工作面高位鉆場巷道和密集抽采鉆孔。該技術在朱仙莊、蘆嶺等礦應用后，單孔抽采混合量提升3倍至4倍。
三是創(chuàng)新研發(fā)松軟煤層底板梳狀定向穿層鉆孔消突技術。我們創(chuàng)新采用“液動穿巖、氣動穿煤”定向鉆進工藝，將主孔布置在煤層底板巖層中，順序開分支孔順煤層壓茬鉆進，配合“鉆護一體”工藝進行全程篩管護孔，實現斷層褶曲構造區(qū)煤層定向鉆孔高效抽采。該技術在袁店一、楊柳等礦應用后，抽采濃度在90%以上，節(jié)省了大量瓦斯治理底板巷道和穿層鉆孔工程。
四是成功實施松軟煤層井下順煤層定向長鉆孔抽采技術。我們選用大功率定向鉆機，搭配大扭矩空氣螺桿馬達定向鉆進系統，配合大流量、高壓力氮氣介質驅動裝置，研發(fā)了集松軟煤層鉆進氮氣排砟、空氣螺桿馬達旋轉鉆進和滑動定向鉆進于一體的施工工藝，并采用“鉆護一體”工藝實現全孔段篩管完孔。該工藝使定向鉆進臺效提升至2000米/月，單孔孔深達516米，一度刷新國內碎軟煤層順煤層定向鉆進施工紀錄。
五是總結形成穿層鉆孔卸壓增透抽采技術。我們通過開展煤層卸壓增透機理研究、卸壓和抽采影響范圍考察，總結形成松軟煤層穿層鉆孔卸壓增透技術，提升治理效果和效率。創(chuàng)新研發(fā)了集“低壓鉆進、高壓沖孔、篩管護孔”于一體的沖孔造穴裝置，實現穿層鉆孔“鉆沖護”一體化高效鉆進。采用孔底壓風吹水工藝，感應孔底負壓變化，自動開啟壓風吹水、吹砟，實現鉆孔暢通抽采。
聚焦“盾構掘”，實現重器助力治瓦斯
淮北礦區(qū)巖層松軟破碎，斷層褶曲發(fā)育。2019年11月，我們首次投用的“淮盾1號”盾構機在袁店二礦施工時遇到難題，8個月進尺只有800多米，尤其是進入F12斷層施工，月進尺只有幾十米。
對此，我們抽調精兵強將，組建專業(yè)化施工隊伍，并結合地質條件與使用情況，對“淮盾1號”盾構機進行優(yōu)化改造，最終創(chuàng)造了19度上山施工月單進295米的成績。與綜掘工藝相比，“淮盾1號”盾構機施工的首條巷道工期縮短了15個月。
這些年，我們在實踐中不斷總結完善盾構施工工藝，構建起盾構“1+4”施工管理模式（建立一項盾構管理體制機制，強化精準地質、優(yōu)選砂巖層位、優(yōu)選砂巖頂板、泥巖及破碎帶地面超前注漿治理四項技術保障），實現盾構工藝快速連續(xù)掘進、瓦斯治理巷道施工突破性提速。目前，我們累計投入11臺礦用盾構機，“淮盾9號”盾構機在許疃礦創(chuàng)造18度大坡度下山盾構施工全國紀錄。同時，創(chuàng)新研發(fā)的盾構機后方自動化鉆探作業(yè)平臺，有效破解了“前盾后鉆”難題。
此外，我們以最優(yōu)的方案抓治理，精細編制規(guī)劃方案、地質方案、設計方案；以最大的力度抓投入，確保資金投入到位、裝備升級到位、技能提升到位；以最嚴的措施抓落實，進一步將責任壓緊壓實、將考核落地落細、將問責從嚴從緊，推動瓦斯治理再上新臺階。
通過創(chuàng)新實施“1+2”瓦斯治理模式，淮北礦業(yè)集團煤礦安全生產平穩(wěn)有序，2024年實現66年來首個安全年。目前，10對礦井實現連續(xù)安全生產5周年以上。其中，童亭礦連續(xù)安全生產19周年，成為安徽省安全生產周期最長的煤礦；11對礦井通過國家一級標準化驗收。
此外，我們積極推進瓦斯抽采利用，累計建成12座瓦斯發(fā)電站，總裝機容量66.25兆瓦，每年利用瓦斯近1億立方米、發(fā)電量超過2億千瓦時，增加營業(yè)收入1.32億元。
來源：《中國煤炭報》2025年4月10日 3版
