這些人!十年磨一劍 改變煤礦瓦斯的命運(yùn)
瓦斯又稱(chēng)為煤層氣,是一種非常規(guī)天然氣資源,我國(guó)埋深在2000m以淺的煤層氣蘊(yùn)藏量為36.8萬(wàn)億m3,非常豐富。
瓦斯容易造成煤礦事故,在2006年“煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定技術(shù)及裝備”項(xiàng)目立項(xiàng)以前,我國(guó)瓦斯事故造成的年死亡人數(shù)達(dá)到2000多人,占一次死亡百人以上煤礦事故的92%。
由中煤科工集團(tuán)重慶研究院歷時(shí)10余年研發(fā)的“煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定技術(shù)及裝備”,能夠?qū)崿F(xiàn)又快又準(zhǔn)地測(cè)量瓦斯,研究成果達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平,被廣泛應(yīng)用到全國(guó)各地的礦井和瓦斯隧道中。其中,全國(guó)約85%的高瓦斯礦井都應(yīng)用了該產(chǎn)品。
“準(zhǔn)確測(cè)定瓦斯含量,是有效控制瓦斯事故、高效開(kāi)發(fā)煤層氣資源的基礎(chǔ)。而過(guò)去的技術(shù)存在“測(cè)不準(zhǔn)、測(cè)不深、測(cè)不快”三大問(wèn)題。他解釋?zhuān)瑴y(cè)定瓦斯含量有直接法和間接法兩種,直接法就是鉆孔取樣直接測(cè)定瓦斯含量,以前這種方法的測(cè)定時(shí)間在一周左右,測(cè)定誤差僅能控制在30%以?xún)?nèi),高時(shí)誤差甚至達(dá)1倍;間接法測(cè)定一個(gè)數(shù)據(jù)要花30d以上,又無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速測(cè)定。而且,這兩種測(cè)定方法的測(cè)定深度都小于50m,隨著煤礦開(kāi)采往深處發(fā)展,也越來(lái)越不能滿(mǎn)足現(xiàn)實(shí)需要。
為此,2006年,中煤科工集團(tuán)重慶研究院?jiǎn)?dòng)了“煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定技術(shù)及裝備”研究。針對(duì)井下硬煤和軟煤不同條件,發(fā)明了不同的取樣方法,并且創(chuàng)建了不同結(jié)構(gòu)煤樣的瓦斯損失量推算模型。
從煤層條件來(lái)看,硬煤比較好取樣,但軟煤就難以取樣。為此,重慶研究院發(fā)明了適用于軟煤的正負(fù)壓聯(lián)合栓流定點(diǎn)取樣裝置成孔工藝,用螺旋異形鉆桿壓風(fēng)排渣工藝及大功率高轉(zhuǎn)速鉆機(jī)具施工鉆孔取樣,讓取樣深度由過(guò)去的50m提高至120m,而且取樣時(shí)間從過(guò)去的40min大幅縮短至2min。
取樣過(guò)程中的瓦斯損失量是造成測(cè)定誤差的根源所在。為此,他們發(fā)明了適用于硬煤的風(fēng)水聯(lián)動(dòng)低損失量取樣裝置及取樣方法,提升了取樣的成功率,也避免了取樣過(guò)程中因摩擦產(chǎn)生熱量,顯著降低了瓦斯損失量。
在上述取樣工藝基礎(chǔ)上再通過(guò)構(gòu)建瓦斯損失量高精度補(bǔ)償模型,準(zhǔn)確推算瓦斯損失量,使瓦斯測(cè)定的誤差從原來(lái)的30%以?xún)?nèi)大幅縮減至7%以?xún)?nèi)。
取得這樣的成果,并非易事。研究過(guò)程中,項(xiàng)目組經(jīng)常到礦井下去做試驗(yàn),最長(zhǎng)一次在井下一呆就是18個(gè)小時(shí)。不論冬夏,井下溫度都超過(guò)40℃,項(xiàng)目組依然堅(jiān)持在一線做試驗(yàn)測(cè)試。
據(jù)了解,該項(xiàng)目成果被原國(guó)家安監(jiān)總局作為先進(jìn)適用技術(shù)推廣,并被《煤礦安全規(guī)程》《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》《煤礦瓦斯等級(jí)鑒定暫行辦法》等行業(yè)法規(guī)采納。
重慶所有礦井都應(yīng)用了該項(xiàng)技術(shù),成果在全國(guó)85%的高瓦斯、突出礦井應(yīng)用,并應(yīng)用到瓦
斯隧道施工中。自2008年以來(lái),其相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到全國(guó)700多對(duì)礦井,技術(shù)應(yīng)用到全國(guó)500多對(duì)礦井和47條瓦斯隧道,市場(chǎng)份額占85%。這讓中煤科工集團(tuán)重慶研究院實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)收1.6億元、技術(shù)創(chuàng)收3.2億元,提升了應(yīng)用單位的瓦斯隱患排查能力和措施效果評(píng)價(jià)的可靠性,使其工作面瓦斯超限次數(shù)降低37%~80%,促進(jìn)了瓦斯抽采利用及礦井安全生產(chǎn),礦井采掘效率提高10%~20%,也產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。
根據(jù)相關(guān)證明材料顯示,有4家煤礦企業(yè)應(yīng)用該產(chǎn)品及技術(shù)之后,新增利潤(rùn)0.71億元:華崟山、發(fā)耳兩條隧道節(jié)支約0.69億元。預(yù)計(jì)為所有應(yīng)用煤礦企業(yè)新增利潤(rùn)150億元,為應(yīng)用隧道節(jié)支16億元支出。
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