今年以來，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，加快推廣應用井下定向長鉆孔先進鉆探技術與裝備，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裝置。

據了解，該礦利用前期施工的近水平本煤層探查定向孔，查明煤芯取樣區域內煤層起伏變化規律，完成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，再利用這套技術裝置進行取樣鉆進和煤芯保壓采集，直至完成所有取樣點的煤芯采集。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。

該技術成果應用后，該礦降低掘進成本2300萬元，掘進效率提升了20%。目前，此項技術成果已完成驗收鑒定，達到了國際領先水平。

長距離煤芯取樣須攻克多道難關

“常規的煤芯取樣工藝會存在鉆孔施工偏差大、煤芯暴露時間過長等問題，不利于檢測煤層瓦斯含量，還存在交叉作業、重復作業等浪費人力物力的情況。”寺河礦抽放管理部副部長唐杰說，“由于煤芯暴露時間短，我們只能使用普通鉆機進行施工，最大取樣深度只能達到120米左右，取樣覆蓋范圍小，且不能測量和控制實際取樣點的具體位置，導致取樣精度低，無法準確進行鉆探工作?！?/p>

唐杰告訴筆者，他們在使用定向鉆機進行取樣時，雖然可以保證鉆孔施工的精準性，擴大單次開孔的取樣范圍，但是由于所取得的煤芯暴露時間過長，瓦斯含量測定的準確性會有所偏差。

“長距離煤芯取樣這項工作的真正難點，在于如何保障鉆孔施工后，取得的煤芯能真實反映出煤層瓦斯含量。”寺河礦抽放管理部技術員郝華超說。

為了解決這一關鍵技術難題，寺河礦的技術人員多次深入井下工作現場，跟蹤每一層煤層的取樣全過程。有時多次取樣結果不理想，他們為達到目標，在井下一待就是十幾個小時。

“煤層瓦斯含量是礦井抽采達標評價工作中的一項重要評價指標，其測定的準確性關乎整個礦井瓦斯抽采達標評價工作的成敗?！彼潞拥V抽放管理部主任工程師原鵬程說，“每一次取樣精度低時，我們就更加堅定解決這一技術難題?！?/p>

功夫不負有心人。經過前期的反復考察與多次研究試驗，寺河礦成功研發了長距離定點密閉取芯技術裝置。他們將取樣鉆桿送達工作位置后，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，堵塞球座底部的導水孔，再用泥漿泵持續加壓，讓液壓截斷銷釘并向前運動，聯動關閉取樣內筒的球閥和解吸球閥，實現真正意義上的密閉取樣，確保煤層瓦斯取樣精度。

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。他們將長距離定點密閉取芯技術裝置與常規方法進行對比測試，評價深孔密閉取樣瓦斯含量測定效果，最終尋找出一套真正行之有效的方案。在首次試驗中，該方案的最長取樣深度達到510米，共計獲取煤芯22個，密閉效果良好，取樣過程中的瓦斯損失量微乎其微。

實現井下瓦斯含量準確測定

“長距離定點密閉取芯技術裝置成功應用后，我們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，實現了煤礦井下瓦斯含量準確測定。這項技術成果對煤礦瓦斯超前治理、瓦斯抽采利用具有重要意義，應用前景十分廣闊。”寺河礦抽放管理部部長高磊說。

打開9月12日的瓦斯抽放進尺日報表，筆者看到上面詳細記錄了當天34臺鉆機的進尺，其中有一臺鉆機的單孔進尺達到393米。而這臺鉆機施工的取樣鉆孔，就應用了長距離定點密閉取芯技術裝置。

“應用長距離定點密閉取芯技術裝置以來，我們不僅實現了對井下長距離煤芯的定點采集，避免了交叉作業，而且保證了取樣過程中全程密閉，縮短了煤芯暴露時間，大幅提升了煤層瓦斯含量測定精確性?！彼潞拥V探放水一隊主管技術員金輝說。

自9月以來，寺河礦定向鉆機進尺取得連續突破，最終創下了日進尺7317米的全國新紀錄。