全國(guó)煤礦瓦斯治理現(xiàn)場(chǎng)推進(jìn)會(huì)經(jīng)驗(yàn)交流選登：

創(chuàng)新構(gòu)建“1+2”瓦斯治理模式

淮北礦業(yè)集團(tuán)總經(jīng)理 孫方

淮北礦業(yè)集團(tuán)始建于1958年，有生產(chǎn)礦井17對(duì)，核定年產(chǎn)能3585萬(wàn)噸。淮北礦區(qū)為松散層全覆蓋隱伏煤田，是我國(guó)復(fù)雜條件下煤層群開(kāi)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(yīng)力、強(qiáng)突出風(fēng)險(xiǎn)顯著特性。

隨著開(kāi)采深度不斷延伸，淮北礦區(qū)主采煤層均升級(jí)為突出煤層，瓦斯壓力增大、含量增加，傳統(tǒng)的治理技術(shù)手段工程量大、周期長(zhǎng)，難以適應(yīng)新條件下瓦斯治理要求。

近年來(lái)，我們以最嚴(yán)的管理、措施抓安全，積極構(gòu)建“1+2”瓦斯治理模式，切實(shí)提升瓦斯治理水平。其中，“1”是實(shí)施地面井抽采最大化，“2”是在井下實(shí)施穿層鉆孔抽采最大化、盾構(gòu)快速掘進(jìn)連續(xù)化。

聚焦“地面抽”，實(shí)現(xiàn)超前防控治瓦斯

一是國(guó)內(nèi)首創(chuàng)碎軟低滲強(qiáng)突煤層地面水平分段壓裂井預(yù)抽煤層瓦斯技術(shù)。我們超前8年至10年實(shí)施地面水平分段壓裂井預(yù)抽工程，通過(guò)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(shù)。其中，在蘆嶺礦施工的一號(hào)U型地面水平壓裂井組，連續(xù)92天日產(chǎn)氣量1萬(wàn)立方米以上，截至目前累計(jì)產(chǎn)氣826萬(wàn)立方米，成為國(guó)內(nèi)首個(gè)在松軟低滲透煤層頂板鉆進(jìn)、分段壓裂改造煤層、排采良好的典型案例。

二是創(chuàng)新實(shí)施大口徑地面采動(dòng)井群全周期高效抽采技術(shù)。我們把大口徑地面井抽采作為瓦斯治理的主導(dǎo)技術(shù)，替代了采煤工作面高位抽采巷。通過(guò)實(shí)施“六個(gè)最大化”，即井徑最大化、“二開(kāi)三開(kāi)”強(qiáng)度最大化、材料強(qiáng)度最大化、石油固井強(qiáng)度最大化、抽采負(fù)壓和能力最大化、抽采效果最大化，推進(jìn)瓦斯治理由井下向地面轉(zhuǎn)移。探索出上“讓”、中“抗”、下“避”的技術(shù)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(qiáng)度，下部目標(biāo)煤層掏穴留出避讓空間。研發(fā)集“固井、防護(hù)、完井”于一體的地面井施工成套技術(shù)，并在礦區(qū)全面推廣應(yīng)用，2020年以來(lái)累計(jì)施工地面井412口，實(shí)現(xiàn)地面井套管“零破斷”和地面井抽采最大化。

聚焦“井下鉆”，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)可靠治瓦斯

一是創(chuàng)新攻關(guān)井下定向長(zhǎng)鉆孔“分段水力加砂壓裂增透”技術(shù)。我們創(chuàng)新研發(fā)了復(fù)雜地質(zhì)條件下碎軟強(qiáng)突煤層區(qū)域超前卸壓增透預(yù)抽技術(shù)。2023年，在行業(yè)內(nèi)首次采用井下長(zhǎng)距離近強(qiáng)突出煤層頂板定向鉆進(jìn)、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(shù)，實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)準(zhǔn)備區(qū)強(qiáng)突出煤層超前降壓力、降含量。該技術(shù)在蘆嶺礦Ⅱ9410區(qū)段應(yīng)用后，抽采濃度達(dá)75%，最高日產(chǎn)氣量達(dá)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(shù)。我們探索形成破碎巖層定點(diǎn)注漿+硬巖快速鉆進(jìn)+二次擴(kuò)孔+大直徑深孔全程篩管護(hù)孔等成套技術(shù)工藝，實(shí)現(xiàn)高負(fù)壓、大流量穩(wěn)定抽采，全面取消采煤工作面高位鉆場(chǎng)巷道和密集抽采鉆孔。該技術(shù)在朱仙莊、蘆嶺等礦應(yīng)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(shù)。我們創(chuàng)新采用“液動(dòng)穿巖、氣動(dòng)穿煤”定向鉆進(jìn)工藝，將主孔布置在煤層底板巖層中，順序開(kāi)分支孔順煤層壓茬鉆進(jìn)，配合“鉆護(hù)一體”工藝進(jìn)行全程篩管護(hù)孔，實(shí)現(xiàn)斷層褶曲構(gòu)造區(qū)煤層定向鉆孔高效抽采。該技術(shù)在袁店一、楊柳等礦應(yīng)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(shí)施松軟煤層井下順煤層定向長(zhǎng)鉆孔抽采技術(shù)。我們選用大功率定向鉆機(jī)，搭配大扭矩空氣螺桿馬達(dá)定向鉆進(jìn)系統(tǒng)，配合大流量、高壓力氮?dú)饨橘|(zhì)驅(qū)動(dòng)裝置，研發(fā)了集松軟煤層鉆進(jìn)氮?dú)馀彭摹⒖諝饴輻U馬達(dá)旋轉(zhuǎn)鉆進(jìn)和滑動(dòng)定向鉆進(jìn)于一體的施工工藝，并采用“鉆護(hù)一體”工藝實(shí)現(xiàn)全孔段篩管完孔。該工藝使定向鉆進(jìn)臺(tái)效提升至2000米/月，單孔孔深達(dá)516米，一度刷新國(guó)內(nèi)碎軟煤層順煤層定向鉆進(jìn)施工紀(jì)錄。

五是總結(jié)形成穿層鉆孔卸壓增透抽采技術(shù)。我們通過(guò)開(kāi)展煤層卸壓增透機(jī)理研究、卸壓和抽采影響范圍考察，總結(jié)形成松軟煤層穿層鉆孔卸壓增透技術(shù)，提升治理效果和效率。創(chuàng)新研發(fā)了集“低壓鉆進(jìn)、高壓沖孔、篩管護(hù)孔”于一體的沖孔造穴裝置，實(shí)現(xiàn)穿層鉆孔“鉆沖護(hù)”一體化高效鉆進(jìn)。采用孔底壓風(fēng)吹水工藝，感應(yīng)孔底負(fù)壓變化，自動(dòng)開(kāi)啟壓風(fēng)吹水、吹砟，實(shí)現(xiàn)鉆孔暢通抽采。

聚焦“盾構(gòu)掘”，實(shí)現(xiàn)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(hào)”盾構(gòu)機(jī)在袁店二礦施工時(shí)遇到難題，8個(gè)月進(jìn)尺只有800多米，尤其是進(jìn)入F12斷層施工，月進(jìn)尺只有幾十米。

對(duì)此，我們抽調(diào)精兵強(qiáng)將，組建專(zhuān)業(yè)化施工隊(duì)伍，并結(jié)合地質(zhì)條件與使用情況，對(duì)“淮盾1號(hào)”盾構(gòu)機(jī)進(jìn)行優(yōu)化改造，最終創(chuàng)造了19度上山施工月單進(jìn)295米的成績(jī)。與綜掘工藝相比，“淮盾1號(hào)”盾構(gòu)機(jī)施工的首條巷道工期縮短了15個(gè)月。

這些年，我們?cè)趯?shí)踐中不斷總結(jié)完善盾構(gòu)施工工藝，構(gòu)建起盾構(gòu)“1+4”施工管理模式（建立一項(xiàng)盾構(gòu)管理體制機(jī)制，強(qiáng)化精準(zhǔn)地質(zhì)、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(xiàng)技術(shù)保障），實(shí)現(xiàn)盾構(gòu)工藝快速連續(xù)掘進(jìn)、瓦斯治理巷道施工突破性提速。目前，我們累計(jì)投入11臺(tái)礦用盾構(gòu)機(jī)，“淮盾9號(hào)”盾構(gòu)機(jī)在許疃礦創(chuàng)造18度大坡度下山盾構(gòu)施工全國(guó)紀(jì)錄。同時(shí)，創(chuàng)新研發(fā)的盾構(gòu)機(jī)后方自動(dòng)化鉆探作業(yè)平臺(tái)，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(xì)編制規(guī)劃方案、地質(zhì)方案、設(shè)計(jì)方案；以最大的力度抓投入，確保資金投入到位、裝備升級(jí)到位、技能提升到位；以最嚴(yán)的措施抓落實(shí)，進(jìn)一步將責(zé)任壓緊壓實(shí)、將考核落地落細(xì)、將問(wèn)責(zé)從嚴(yán)從緊，推動(dòng)瓦斯治理再上新臺(tái)階。

通過(guò)創(chuàng)新實(shí)施“1+2”瓦斯治理模式，淮北礦業(yè)集團(tuán)煤礦安全生產(chǎn)平穩(wěn)有序，2024年實(shí)現(xiàn)66年來(lái)首個(gè)安全年。目前，10對(duì)礦井實(shí)現(xiàn)連續(xù)安全生產(chǎn)5周年以上。其中，童亭礦連續(xù)安全生產(chǎn)19周年，成為安徽省安全生產(chǎn)周期最長(zhǎng)的煤礦；11對(duì)礦井通過(guò)國(guó)家一級(jí)標(biāo)準(zhǔn)化驗(yàn)收。

此外，我們積極推進(jìn)瓦斯抽采利用，累計(jì)建成12座瓦斯發(fā)電站，總裝機(jī)容量66.25兆瓦，每年利用瓦斯近1億立方米、發(fā)電量超過(guò)2億千瓦時(shí)，增加營(yíng)業(yè)收入1.32億元。

來(lái)源：《中國(guó)煤炭報(bào)》2025年4月10日 3版