这些人!十年磨一剑 改变煤矿瓦斯的命运
瓦斯又称为煤层气,是一种非常规天然气资源,我国埋深在2000m以浅的煤层气蕴藏量为36.8万亿m3,非常丰富。
瓦斯容易造成煤矿事故,在2006年“煤层瓦斯含量井下直接测定技术及装备”项目立项以前,我国瓦斯事故造成的年死亡人数达到2000多人,占一次死亡百人以上煤矿事故的92%。
由中煤科工集团重庆研究院历时10余年研发的“煤层瓦斯含量井下直接测定技术及装备”,能够实现又快又准地测量瓦斯,研究成果达到国际领先水平,被广泛应用到全国各地的矿井和瓦斯隧道中。其中,全国约85%的高瓦斯矿井都应用了该产品。
“准确测定瓦斯含量,是有效控制瓦斯事故、高效开发煤层气资源的基础。而过去的技术存在“测不准、测不深、测不快”三大问题。他解释,测定瓦斯含量有直接法和间接法两种,直接法就是钻孔取样直接测定瓦斯含量,以前这种方法的测定时间在一周左右,测定误差仅能控制在30%以内,高时误差甚至达1倍;间接法测定一个数据要花30d以上,又无法实现快速测定。而且,这两种测定方法的测定深度都小于50m,随着煤矿开采往深处发展,也越来越不能满足现实需要。
为此,2006年,中煤科工集团重庆研究院启动了“煤层瓦斯含量井下直接测定技术及装备”研究。针对井下硬煤和软煤不同条件,发明了不同的取样方法,并且创建了不同结构煤样的瓦斯损失量推算模型。
从煤层条件来看,硬煤比较好取样,但软煤就难以取样。为此,重庆研究院发明了适用于软煤的正负压联合栓流定点取样装置成孔工艺,用螺旋异形钻杆压风排渣工艺及大功率高转速钻机具施工钻孔取样,让取样深度由过去的50m提高至120m,而且取样时间从过去的40min大幅缩短至2min。
取样过程中的瓦斯损失量是造成测定误差的根源所在。为此,他们发明了适用于硬煤的风水联动低损失量取样装置及取样方法,提升了取样的成功率,也避免了取样过程中因摩擦产生热量,显著降低了瓦斯损失量。
在上述取样工艺基础上再通过构建瓦斯损失量高精度补偿模型,准确推算瓦斯损失量,使瓦斯测定的误差从原来的30%以内大幅缩减至7%以内。
取得这样的成果,并非易事。研究过程中,项目组经常到矿井下去做试验,最长一次在井下一呆就是18个小时。不论冬夏,井下温度都超过40℃,项目组依然坚持在一线做试验测试。
据了解,该项目成果被原国家安监总局作为先进适用技术推广,并被《煤矿安全规程》《防治煤与瓦斯突出规定》《煤矿瓦斯抽采基本指标》《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》等行业法规采纳。
重庆所有矿井都应用了该项技术,成果在全国85%的高瓦斯、突出矿井应用,并应用到瓦
斯隧道施工中。自2008年以来,其相关产品已经应用到全国700多对矿井,技术应用到全国500多对矿井和47条瓦斯隧道,市场份额占85%。这让中煤科工集团重庆研究院实现产品创收1.6亿元、技术创收3.2亿元,提升了应用单位的瓦斯隐患排查能力和措施效果评价的可靠性,使其工作面瓦斯超限次数降低37%~80%,促进了瓦斯抽采利用及矿井安全生产,矿井采掘效率提高10%~20%,也产生了明显的经济效益。
根据相关证明材料显示,有4家煤矿企业应用该产品及技术之后,新增利润0.71亿元:华崟山、发耳两条隧道节支约0.69亿元。预计为所有应用煤矿企业新增利润150亿元,为应用隧道节支16亿元支出。
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