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。
一队队员在煤矿井下运用新技术测量单孔瓦斯浓度。山东省煤田地质局第一勘探队供图
" 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。
山东省煤田地质局第一勘探队井下安全生产视频监控现场。周艺伟 摄
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 )
