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　　中新网济南8月18日电 题：在地下400米 为瓦斯修一条“高速路”

　　作者 周艺伟 甘芬

　　在地下400米深处，科研人员为瓦斯修建起一条通畅“高速路”，破解松软煤层瓦斯抽采难题。日前在济南召开的山东省科技大会上，由山东省煤田地质局第一勘探队(简称“一队”)牵头完成的“高应力环境分异煤层水力—机械协同改造增流关键技术及装备”项目，斩获2025年度山东省科学技术进步奖二等奖。

　　通俗来说，这项技术的核心就是通过机械与水力协同作业卸煤增流，边切割边冲水，在煤层内部构建稳定通畅的瓦斯运移通道，高效抽采煤层瓦斯，从源头化解瓦斯突出风险。这项技术的研发迭代，始于河南新郑地下400米的“三软”地层瓦斯治理难题。

　　抽采孔成了“糖葫芦”

　　河南省新郑煤电有限责任公司(简称“新郑煤电”)赵家寨煤矿是典型的“三软”地层矿井，顶板、底板、煤层均质地松软，开采出的煤炭多为粉末状。

　　“以前矿井治理瓦斯卸煤增流用的是水力冲孔工艺，依靠高压水射流冲击剥蚀煤层，构建瓦斯抽采孔。”新郑煤电通防副总工程师王富亮介绍，但这套工艺在“三软”地层弊端凸显：高压水流冲刷时，煤层软的地方冲出一个大窟窿，硬的地方纹丝不动，孔洞像糖葫芦一样粗细不均。

　　此类孔洞稳定性差，不仅瓦斯抽采效率低下，卸煤后还容易发生孔洞垮塌、造成喷孔事故，成为制约瓦斯灾害治理、影响矿井采掘接替的顽疾。

　　2018年底，一队进驻河南，承接新郑煤电煤矿井下瓦斯灾害防治项目，面临的正是这样一块“硬骨头”。

　　为瓦斯修一条“高速路”

　　2021年，一队联合中国矿业大学及设备厂商，研发出机械水力联动造穴新技术，并配套研发系列钻机装备，有效破解松软低渗煤层瓦斯高效治理的技术难题。

　　据一队瓦斯灾害防治部负责人韩言宁介绍，新技术设备的钻杆前端装着一对伸缩机械割刀，钻杆输送至煤层工作面预定位置后，刀臂如同折叠伞一样撑开，展开直径达500mm。

　　钻杆旋转带动刀臂旋切煤层，规整切割出空腔，再辅以高压水射流冲刷，硬煤被切下、软煤被带走，最终形成直径约700mm、厚度均匀的圆柱形孔洞。

　　“传统水力冲孔工艺，成孔形似‘糖葫芦’，而新技术的成孔规整圆润、受力均匀。”韩言宁称，圆柱形孔洞不易堵孔、塌孔，抽采管路可以安安稳稳地“住”在里面，持续开展瓦斯抽采作业。

　　同时，大尺寸的圆柱形孔洞增加了瓦斯涌出表面积，相当于为煤层内部瓦斯抽采修建了一条通畅的“高速路”，解决传统工艺瓦斯抽采浓度低、持续时间短的短板。

　　解放2000余万吨高瓦斯煤炭资源

　　经过半年迭代升级与现场调试，整套技术装备定型并规模化应用。

　　相较于传统机械造穴工艺，机械水力联动造穴新技术的卸煤量提升1倍至2倍，瓦斯抽采浓度、抽采总量提升2倍至3倍，瓦斯消突周期缩短30%。

　　瓦斯治理效率的提升，还解决了矿井采掘接替的“空窗期”难题。“以往矿井工作面开采完毕后，若下一工作面瓦斯指标不达标，只能停工等待，制约产能释放。”韩言宁说。

　　新技术应用后，整体施工效率提升50%以上，整体瓦斯治理时间缩短约15%，抽采效果较同期水力冲孔卸煤增透工艺提高10%。

　　在安全层面，该技术搭配一队研发的新型防喷孔装置与壁后注浆工艺，实现施工、回采全流程安全生产。同时，抽采出的瓦斯可直接用于发电，实现变废为宝，兼具安全效益与环保效益。

　　一队分管副队长屈浚星表示，截至目前，该队在河南新郑、永城等地累计施工井下钻孔2万余孔，进尺超80万米，卸煤近10万吨，抽采瓦斯纯量超2000万立方米，通过治理解放高瓦斯煤炭资源2000余万吨，井下瓦斯治理领域的合同总额超2亿元人民币。

　　“产学研用”打通技术转化链路

　　这项技术的快速落地与规模化应用，得益于完善的“产学研用”闭环创新体系。从2020年提出初步构想，到2021年现场试验迭代，整套技术历经三次设备升级、多次现场优化，最终形成成熟可靠的技术体系。

　　韩言宁表示，施工现场发现问题、提出构想，高校专家理论研究、‘号脉下药’，厂商落地硬件设备，项目验证迭代、推广应用，这是一个循环上升的过程。

　　除技术创新外，一队推行全流程“交钥匙工程”，涵盖方案设计、现场施工、效果核验、达标评判等全链条一体化服务，矿方只需交付工作面，一队治理达标后即可直接回采，大幅降低矿井治理成本、提升开采效率。

　　一队队长陶会林表示，目前团队正在攻关瓦斯抽采智能化管控平台，未来将实现钻孔施工、抽采数据、瓦斯浓度监测的远程可视化与智能决策。下一步，团队将持续拓展技术应用边界，向深部灾害防治、煤层气勘探开发、页岩气储层改造等领域延伸，助力实现煤矿安全、资源利用与生态效益的多方公赢。(完)