鍛造長劍斬地魔

——陜西省煤層氣公司用科技賦能煤礦災害治理

煤炭生產是在與自然作斗爭的過程，井工煤礦更是如此，與采掘活動相伴的災害嚴重影響著煤礦的安全生產。近年來，陜西省煤層氣開發利用有限公司（以下簡稱陜西省煤層氣公司）作為陜煤集團煤炭板塊的重要子企業，以“立足陜煤，面向全國，走向世界”為發展戰略，堅持聚焦煤礦災害治理，加大裝備投入、科技創新力度，在發展壯大自己的同時，為陜煤集團內外煤礦安全生產作出突出貢獻。

提升裝備水平服務煤礦災害治理

作為煤礦災害治理的主要裝備，鉆機先進程度代表著災害治理水平。近年來，陜西省煤層氣公司在陜煤集團和陜西煤業的支持下，大力提升裝備水平，積極購置大型先進鉆機，所屬分子公司可以說是“鳥槍換炮”。目前，公司擁有ZJ50DB及ZJ40型石油鉆機、美國T200XD型雪姆鉆機、SWPDT125深井套管車載鉆機和XY-2000型地面巖心鉆機等鉆探設備20余臺（套），煤礦井下ZYWL-26000DS、ZXL15000D系列千米定向鉆機等各類井下鉆機50余臺(套)，5700系統油氣測井車等物探設備10余套。

鉆機裝備水平的提升，大大提升了陜西省煤層氣公司煤礦災害治理技術水平和工作效率，在地面鉆孔施工中，“打井又快又準”成為該公司的品牌。2024年10月，在一處煤礦火災應急搶險救援中，該公司僅用時5天完成了927米搶險孔的精準貫通，為救援贏得了時間。

在井下鉆孔施工方面，也同樣如此。“以前在井下施工探放水鉆孔，鉆機小，速度慢不說，還只能打100多米，現在使用千米定向鉆機，最高能精準打1300米，速度也快得多。”陜西省煤層氣公司鉆探分公司總經理來甲說。

高效抽采和全濃度瓦斯梯級利用化害為利

煤層氣是主要存在于煤礦的伴生氣體，俗稱“瓦斯”，其主要成分甲烷是全球第二大室溫氣體。瓦斯的燃燒、爆炸會造成煤礦井下事故，但是瓦斯也是熱值高、無污染的新能源，開展瓦斯抽采利用，不僅能夠治理瓦斯災害，變廢為寶，還能減少溫室氣體排放。

近年來，陜西省煤層氣公司圍繞礦井瓦斯治理和綜合利用，積極開展地面瓦斯預抽、井下瓦斯抽采、低濃度瓦斯發電、通風瓦斯蓄熱氧化(RTO)供熱發電、余熱利用等工作，引進國內外先進技術和裝備，掌握了低階煤采前預抽技術、“L”型水平井鉆完井技術、排采技術、井上下對接抽采技術、深部煤層氣開發技術等，建立起一套完善的瓦斯抽采利用工藝技術體系，探索出一條煤礦瓦斯治理與利用綠色可持續發展之路。通過開展“彬長礦區地面煤層氣抽采工藝研究及優化設計”等項目研究，在彬長礦區建成的多分支水平井單井最高日產氣量達3萬余立方米，突破我國低階煤煤層氣抽采紀錄。在彬長和黃陵礦區建成三座總裝機容量29.6兆瓦的低濃度瓦斯發電廠（其中黃陵二號煤礦三號風井瓦斯電廠實現智能化），在大佛寺煤礦建成年供熱能力16.8萬吉焦的RTO供熱項目，實現了煤礦瓦斯地面抽采和井下瓦斯抽采全濃度梯級高效利用，在大佛寺煤礦建成了全國瓦斯“零排放”示范礦區，形成了完整的瓦斯治理利用解決方案。該公司所屬韓城新泰煤層氣開發利用有限公司正在建設王峰煤礦瓦斯梯級高效利用示范項目，該項目是2023年國家能源局首批“煤礦瓦斯高效抽采利用和煤層氣勘探開發示范項目”，是陜西省唯一入選項目。項目旨在通過高低濃度瓦斯發電、乏風氧化蓄熱為礦區提供清潔電力和熱源，實現全濃度瓦斯梯級利用，瓦斯近“零”排放。

不久前，從陜西省煤層氣公司鉆采分公司韓城區域瓦斯治理項目部傳來喜訊，實施的井上下定向鉆孔分段壓裂區域瓦斯防突技術研究項目取得重大進展。首個壓裂鉆孔實現穩定產氣3個月，累計抽采瓦斯量突破20萬立方米，標志著該項目在瓦斯治理領域邁出了重要一步。作為國內首次采用井上下定向鉆孔分段壓裂區域瓦斯防突技術的試驗項目，該技術旨在通過煤層卸壓和超前預抽煤層瓦斯，實現安全、高效、經濟的區域瓦斯治理模式，滿足煤礦安全高效開采的需求。隨著項目初步試驗工程的順利完成和效果的逐步顯現，為后續的中期試驗和全面試驗工程開展奠定了堅實基礎，也為煤礦瓦斯治理提供了新的技術路徑。

“我們深耕煤礦瓦斯高效抽采利用領域，目前，除了省內，還開拓了山西、寧夏、內蒙古市場，并走出國門，成功實施蒙古國首口煤層氣鉆井工程定導向技術服務項目。”陜西省煤層氣公司董事、總經理張世宏介紹說。

動水條件下“帷幕注漿”技術防治井下水害

煤礦水害主要包括頂板突水、底板突水、老空水害、巖溶水害等，已經成為煤礦“五大災害”中僅次于瓦斯事故的第二大“殺手”，輕則加重排水費用、惡化井下作業環境，重則淹井停產、威脅礦工生命安全。水害事故因其隱蔽性強、發生速度快、波及范圍廣、經濟損失大等特點，嚴重制約我國煤炭資源安全高效開采。

陜西省煤層氣公司水文分公司作為地下水害防治的專業企業，近年來在煤礦井下水害防治方面積極開展技術創新，通過動水條件下“帷幕注漿”封堵技術，利用改性水泥漿多孔串聯注漿方式形成阻水帷幕，降低巖土體滲透壓力，提高隔水性，可有效解決地下水滲涌問題。

曹家灘煤礦大斷面斜井過松散層砂化段涌水攜砂，且持續沖刷已形成壁后空腔，存在礦井突水潰砂的隱患。水文分公司通過“井筒加固+帷幕注漿+壁后充填”的治理思路，形成棚式補強壁面復噴增阻、高壓旋噴下分區分段沖洗、循環泥漿攜砂帷幕注漿、井筒壁后注漿改性加固四大技術，創立基于井壁—水—砂一體化協同控制的動水砂化區帷幕注漿施工工法，成功實現主斜井水量由每小時97立方米下降到每小時8立方米，副斜井水量由每小時98立方米下降到每小時18立方米，有效根治過砂化層斜井涌水及井壁穩定性控制難題，確保井筒的安全。此項工程為榆神礦區大斷面斜井過松散層砂化段水害防治成功的首例。該項目的成功，根本上徹底解決了曹家灘礦井井筒安全問題，同時為榆神礦區相同水文地質礦井井筒水害治理起到了示范作用。該項技術通過中國煤炭工業協會科技成果鑒定，達到國際領先水平。

跨界應用油氣開采地面壓裂技術防治煤礦沖擊地壓

近年來，隨著我國煤礦開采深度增加和煤炭開發強度加大，沖擊地壓災害逐步升級，且與其他災害耦合疊加，防治難度進一步加大，煤礦沖擊地壓事故呈上升趨勢。陜西省煤層氣公司將油氣開采地面壓裂技術成功應用到煤礦厚硬頂板弱化上，成功實現了弱化工作面煤層堅硬頂板，達到消除或減弱沖擊地壓的目的，為煤礦安全回采提供了有力保障，為防治煤礦沖擊地壓開辟了新的途徑。

陜西省煤層氣公司鉆采分公司不僅將專利技術“煤礦堅硬厚層頂板先壓后采治理沖擊地壓關鍵技術”推廣應用至陜煤集團外部的火石咀煤礦、崔木煤礦等煤礦，而且將防沖技術再創新、再優化，首創“復合巨厚堅硬頂板地面雙水平井立體分段壓裂防治沖擊地壓新技術”，對彬長礦區堅硬頂板進行全方位、差異化壓裂，目前已順利完成立體壓裂107段，裂縫延伸高度提高近一倍，實現了最優化壓裂效果。同時，該公司將首創地面“L”型水平井分段壓裂防治沖擊地壓技術創新應用到陜北煤礦區礦壓災害治理，通過對回風順槽上覆堅硬頂板進行區域弱化治理，致力于形成壓裂卸壓—巷道支護—回采協同全生命周期護巷成套關鍵技術，目前已順利完成首個2000米試驗段的壓裂工程。

“煤礦堅硬厚層頂板先壓后采治理沖擊地壓關鍵技術”項目獲陜西省煤炭科學技術獎一等獎，“彬長礦區煤礦堅硬厚層頂板先壓后采治理沖擊地壓關鍵技術”項目獲中國煤炭工業科學技術獎一等獎。截至目前，鉆采分公司已在陜煤集團內外8個煤礦16個工作面應用該項先進技術。

“今年以來，我們按照陜西煤業部署，繼續采購先進的大型鉆機，提升應急救援能力，推進智能化建設，并積極學習行業先進經驗，開展地質透明化技術研究和應用，保障煤礦安全、高效、智能開采。”陜西省煤層氣公司黨委書記、董事長牛鴻波表示。

展望未來，陜西省煤層氣公司將不忘初心，砥礪前行，以保障煤礦安全生產為己任，依托建成的陜西省博士后創新基地、陜西省煤層氣開發利用創新團隊、陜西省煤層氣工程技術研究中心、煤層氣分析測試中心、技能大師工作室等多個科技創新平臺，堅持產學研用結合，整合優勢資源，繼續在煤礦災害治理方面開展科技創新，為陜煤集團煤炭板塊乃至煤炭行業安全發展貢獻力量。（徐寶平 馬壯 任薇娜）