山西潞安集团李村煤矿试验水力造穴增透技术纪实
“穴”中降“虎”
2018-08-10 15:17  · 来源:中国煤炭网  · 作者:毕艳忠 李宁  · 责编:闫志强

  瓦斯常被比作井下的“老虎”,如若不能有效治理,危害极大。尤其对于高瓦斯矿井来说,瓦斯治理关系着企业的安全生产,是安全发展的重中之重。

  作为高瓦斯矿井的山西潞安集团李村煤矿,今年以来,积极创新工艺,探索试验水力造穴增透技术,进行了“穴”中降“虎”的新演绎,推动瓦斯治理水平新突破。

  引题:“虎”患挡安全

  山西潞安集团李村煤矿矿井平均埋深为560m,主采3#煤层。特殊的地质条件和煤层赋予了这里瓦斯大含量、低透气、强吸附、较松软、高衰减等特征。而且,矿井瓦斯治理措施以本煤层钻孔预抽为主,受地质和瓦斯赋存条件的影响,钻孔施工过程中存在钻孔工程量大,且成孔后抽采浓度低、纯量小等问题,瓦斯抽采效果差,曾一度陷入困局。

  据抽采部负责人刘垒介绍,山西潞安集团李村煤矿瓦斯抽采钻孔成孔难度大主要表现在钻孔施工过程中顶钻、夹钻、吸钻、喷孔等现象。抽采部对普通钻孔施工工艺进行了个测试,利用2个月时间施工了37个普通预抽孔,结果只有2个孔达到设计要求,成孔率仅为5.4%。而且,钻孔深度也远远达不到设计要求,平均深度仅为设计深度的61.22%。

  让抽采人员头疼的事还不止这些。由于山西潞安集团李村煤矿所属井田煤质松软,再加上地质构造复杂,导致钻孔施工过程中塌孔现象严重,钻孔施工经常在推进30米时就出现坍塌,很难达到140米的设计深度。一段时间以来,严重影响了井下的瓦斯抽采效率。

  “当前,提升瓦斯抽采效率就是我们的难点,如果不能尽快破题,掘进效率、安全生产等一系列工作都会被牵制,集约高效就会成为水中月、镜中花。”山西潞安集团李村煤矿建管处处长丁永红多次在会上这样讲。瓦斯治理早已成了制约李村发展的“拦路虎”。

  破题:一“穴”解千愁

  “构建完善集约高效生产新模式,推进水力造穴等安全高效绿色开采关键技术应用……”今年年初,山西潞安集团六届一次职代会上提出的这条技术创新为李村煤矿的瓦斯治理提出了新思路:我们为什么不尝试一下这个技术?

  水力造穴迅速进入所有李村人的视野。3月16日,山西潞安集团李村煤矿把开展水力造穴试验作为“六大技术创新之首”写进了二届二次职代会报告,并由抽采部具体实施水力造穴井下试验与应用。

  说归说,但是一项新技术的成功应用可不是喊两句口号那么简单。再加上李村特殊的地质条件,开展水力造穴试验,着实让这支年轻的队伍犯了愁。经过仔细认真的调研后,抽采部立即组织人员,到已经试验成功这项技术的单位学习取经。看设备、学操作、听经验……一周时间的学习,被派出的“取经人”学成归来,立马开始组织水利造穴在李村煤矿的试验。

  一周、两周、三周……经过一个多月的紧张试验,水力造穴技术试验在山西潞安集团李村矿取得成功,钻孔预抽瓦斯成效得到了明显提升。据统计,水力造穴钻孔平均抽采纯量是普通钻孔抽采纯量的7.38倍。抽采部还将水力造穴钻孔与普通钻孔做了个万米抽采量比较试验。结果显示,水力造穴钻孔万米抽采量为7.18m3/min,而普通钻孔仅有0.94m3/min,水力造穴远远大于普通钻孔抽采效率。另一个比较试验也显示,在确保满足抽采需求的前提下,以基本抽采单元施工区域20m来算,水力造穴技术抽采只需打5个孔,普通钻孔则需要打16个孔。综合来看,前者总用工时数将明显少于后者。同时,采用一体化水力造穴设备施工时,煤水自动分离,施工现场杜绝了普通钻孔施工时煤水横流的现场,工人劳动强度也大幅降低。这一技术的实验成功,让李村人在瓦斯治理的困扰中终于松了口气。

  出题:用“新”过难关

  有过井下生产经验的人肯定知道,由于复杂多变的地质条件,就是做工再精良的设备,再好的新工艺,到了井下现场总有或多或少的不合适,都需要进行实地改造,这个过程对于工人来说就是在出题搞创新。

  水力造穴打钻设备也没能逃脱这个“魔咒”,在山西潞安集团李村煤矿还没有“下井”,就被动起了“手术”。打钻设备由清水箱、增压泵、电源开关等多个部件组成。出厂时,电源开关是一个独立的部件,和设备组部件不成一个整体,向前推进起来非常不便。抽采部积极创新,根据工作面实际情况,对打钻设备进行了一体化改造,采用履带式装置将设备电源开关和主要构件安装在一起,减少了工人劳动强度,提升了工作效率。

  厂家设计的水力造穴设备工作原理是打钻、造穴同步推进。由于煤质松软,这种施工方法在李村试验时不是夹钻,就是塌孔,成孔率很低。抽采部立即组织人员开始查问题、找根源,并对其进行了改造。“我们先用设备进行风排渣钻孔,成孔以后再用水力排渣进行造穴,对设备工作原理进行‘大换血’,一步分成两步来,打钻设备很快就适应了李村的地质条件,一排排孔穴开始成型、起效。”负责此项工作的技术人员郭孝星如是说。

  开展水力造穴技术创新,山西潞安集团李村煤矿可不仅仅是申请个专利,写一份报告,下一步是要全面推广的。所以,该矿在整个技术的试验过程中,重点关注了它的经济效益。“经测算,水力造穴的施工成本远远高于普通钻孔,但是这么好的技术不能就这样放弃了呀!我们经过比对、筛选,创新出一种水力造穴与普通钻孔‘混搭’的瓦斯钻孔抽采模式,这样既最大限度发挥水力造穴的技术优势,还能降低施工成本,两全其美。”80后的刘垒指着图纸说。

  据了解,在水力造穴技术试验的过程中,山西潞安集团李村煤矿开展技术创新多达10项,顺利解决了这一技术在井下“水土不服”的病症,同时也逐渐尝到这项技术带来的“甜头”。目前,这项抽采工艺技术性能已经趋于稳定,下一步将在井下所有工作面大范围推广使用。

 
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