记者观察网山西10月15日电 在矿井安全生产过程中,区域瓦斯治理难题是长期制约着矿井高质量发展。面对瓦斯治理难题,潞安化工集团余吾煤业公司用千米定向钻机,先后在南3102、南5206和南1301综采工作面实施定向预抽钻孔,通过解决工作面中部抽采空白带受限问题,瓦斯治理工作取得明显成效,而且探索出了一条在松软煤质条件下,治理工作面区域瓦斯新路子。
据了解,余吾煤业公司是潞安化工集团生产矿井中,瓦斯涌出量最大的矿井。早在2012年,该公司就引进了两台由澳大利亚生产的新型大功率千米定向钻机,这一先进技术装备,可以对掘进工作面进行区域模块化预抽,实现瓦斯超前治理。然而,钻孔实际施工过程却是困难重重,矿井80%的打钻区域钻孔成孔困难,存在塌孔抱钻现象,被迫无奈,只能暂时放弃定向钻机长距离煤孔施工试验。2019年,该公司重新启用定向钻机后,瓦斯治理研究中心根据矿井瓦斯地质现状,结合千米定向钻机的适用条件,对前期定向钻机试验失败原因进行了研究分析。
历经一年的时间,经过多次现场比对分析,他们发现钻孔成孔率受煤层瓦斯压力、裂隙发育区煤体破坏程度、钻孔倾角等影响较大,钻孔成孔质量表现出明显的区域差异性。
在采访中,该公司瓦斯治理研究中心副主任周建伟介绍说,“煤层埋深相对较浅,瓦斯含量相对较低,煤质相对较硬的南一采区钻孔成孔率相对较好,最大煤孔深度可达664米;而埋深相对较深,瓦斯含量相对较高的采区,目前采用的单一煤孔施工工艺仍具有一定的局限性,所以必须改进施工工艺,才能适应埋藏深、含量高、煤质软的瓦斯地质条件,解决长距离煤孔施工过程塌孔夹钻问题。”
在调研中他们发现,煤层顶板底板梳状、羽状分支长钻孔区域预抽掩护煤巷掘进技术基本成熟,这种将主孔布置在稳定的岩层中,在主孔中开分支施工短距离煤孔的打钻工艺,能够使主孔这个瓦斯流动的“主干道”摆脱煤质条件的限制向更远区域延伸,这种长钻孔区域预抽掩护掘进技术打通了瓦斯抽采“主干道”,即使因塌孔堵塞了部分“支流”,也不会影响瓦斯抽采。
为了确保新工艺试验成功,该公司邀请江苏中煤经验丰富的钻机司机驻矿培训指导,短短一个多月,便有5名千米钻机司机成功掌握了钻孔开分支施工技术,大大提升了施工效率。解决这一难题后,他们将钻场设在煤层巷道中,第一个孔施工至42米顺利穿过煤层,但施工至80米时便因孔内塌孔夹钻严重无法继续施工。面对主孔要穿煤层施工这个‘拦路虎’,他们迅速召集科队技术骨干开会讨论解决办法,最终决定调整主孔开孔倾角减少穿煤施工距离,同时在穿煤段进行护孔。方案确定后,他们先后完成开孔、扩孔、二次扩孔、下管、注浆工序,终于完成主孔煤孔段施工及护孔工作,取得了良好开端。
每一项技术的成功都是在千锤百炼、精益求精中探索出来的。始料未及的是,在进行封孔段扫孔施工过程中,钻头将封孔管打碎,PVC碎片沉入孔底导致后续钻进排渣困难。又一次施工失败,沉重打击了技术人员的信心。
“PVC管不行,就试试铁管,材料我来调拨。”迷茫之时,该公司分管抽采的副总经理张咏斌的一番话鼓舞了士气。
在各方力量的协助下,技术人员连夜赶制、自主设计的插接式6寸铁质封孔管下井了,尽管在接下来的钻孔开孔下管过程中,又出现了塌孔、孔内煤渣残留多、孔底积水等技术难题,但他们还是凭着永不服输的创新精神,攻克了一个个技术难题,最终使施工从主孔成功过渡到岩层内,并探索出一套定向钻进孔口套管固孔施工工艺,实现了钻孔孔口固孔技术突破。
在接下来的钻孔施工中,为了提升打钻工技术水平,加强现场管控,瓦斯治理研究中心建立了定向钻机施工进度汇报与技术交流群,由队组值班人员负责将钻机施工的数据参数汇报到群内,其他技术成员动态了解井下钻孔施工情况,发现问题及时通知井下进行调整;建立完善打钻日志汇报制度,安排队组每日进行1次打钻技术经验总结,在遇到重大技术难题时,迅速召开技术分析会进行集中讨论。经过一段时间的摸爬滚打,该公司钻机司机打钻水平快速提升,钻孔轨迹误差由几米缩小到几分米。
同时,在岩孔开分支技术上,更是实现了从无到有的转变。据公司瓦斯治理研究中心副主任周建伟介绍,截止到目前,该公司的千米钻机队已顺利完成600米深主孔及7个分支孔施工任务,最长分支长度为138米,煤孔段长度达102米,这标志着千米钻机煤层底板定向分支长钻孔区域预抽掩护掘进技术取得阶段性成功。”
据了解,近几年来,余吾煤业公司的广大工程技术人员在与瓦斯较量中,已探索出了一套“1341”瓦斯钻孔管理模式,“1”即“提纯量,降含量”一个目标,“3”即三级验收:一钻一视频验收,抽采科科员按每旬成孔数量的10%随机验收,主要分管打钻的生产业务科室正队级以上人员,验收配合单位队长、书记验收钻孔浓度。“4”即四项举措:二次提浓、规模造穴、分类管控、趋势考核。“1”即一个平台:余吾煤业抽采钻孔精准化管理平台,实现了抽采钻孔的精准化施工、精细化管理,钻孔效益的最大化。
目前,该公司安装支管在线监测系统10套,实验矿井钻孔轨迹测量装置,抽采钻孔各个环节全部处于实时监控状态。(刘明星 杨利军)