全國煤礦瓦斯治理現場推進會經驗交流選登：
創新構建“1+2”瓦斯治理模式
淮北礦業集團總經理 孫方
淮北礦業集團始建于1958年，有生產礦井17對，核定年產能3585萬噸?；幢钡V區為松散層全覆蓋隱伏煤田，是我國復雜條件下煤層群開采的典型代表，主采煤層薄、煤體松軟，并伴有巖漿巖侵入，具有高瓦斯、低滲透性、高地應力、強突出風險顯著特性。
隨著開采深度不斷延伸，淮北礦區主采煤層均升級為突出煤層，瓦斯壓力增大、含量增加，傳統的治理技術手段工程量大、周期長，難以適應新條件下瓦斯治理要求。
近年來，我們以最嚴的管理、措施抓安全，積極構建“1+2”瓦斯治理模式，切實提升瓦斯治理水平。其中，“1”是實施地面井抽采最大化，“2”是在井下實施穿層鉆孔抽采最大化、盾構快速掘進連續化。
聚焦“地面抽”，實現超前防控治瓦斯
一是國內首創碎軟低滲強突煤層地面水平分段壓裂井預抽煤層瓦斯技術。我們超前8年至10年實施地面水平分段壓裂井預抽工程，通過優化煤層頂板水平分段壓裂井布井方案，不斷完善定向多簇射孔技術。其中，在蘆嶺礦施工的一號U型地面水平壓裂井組，連續92天日產氣量1萬立方米以上，截至目前累計產氣826萬立方米，成為國內首個在松軟低滲透煤層頂板鉆進、分段壓裂改造煤層、排采良好的典型案例。
二是創新實施大口徑地面采動井群全周期高效抽采技術。我們把大口徑地面井抽采作為瓦斯治理的主導技術，替代了采煤工作面高位抽采巷。通過實施“六個最大化”，即井徑最大化、“二開三開”強度最大化、材料強度最大化、石油固井強度最大化、抽采負壓和能力最大化、抽采效果最大化，推進瓦斯治理由井下向地面轉移。探索出上“讓”、中“抗”、下“避”的技術思路，即上部松散層讓出變形量，中部基巖段提高抗剪、抗拉強度，下部目標煤層掏穴留出避讓空間。研發集“固井、防護、完井”于一體的地面井施工成套技術，并在礦區全面推廣應用，2020年以來累計施工地面井412口，實現地面井套管“零破斷”和地面井抽采最大化。
聚焦“井下鉆”，實現精準可靠治瓦斯
一是創新攻關井下定向長鉆孔“分段水力加砂壓裂增透”技術。我們創新研發了復雜地質條件下碎軟強突煤層區域超前卸壓增透預抽技術。2023年，在行業內首次采用井下長距離近強突出煤層頂板定向鉆進、全孔段套管固井、定向噴砂射孔、分段水力加砂壓裂等一體化壓裂增透抽采技術，實現生產準備區強突出煤層超前降壓力、降含量。該技術在蘆嶺礦Ⅱ9410區段應用后，抽采濃度達75%，最高日產氣量達3800立方米。
二是持續完善大直徑定向鉆孔“以孔代巷”成套技術。我們探索形成破碎巖層定點注漿+硬巖快速鉆進+二次擴孔+大直徑深孔全程篩管護孔等成套技術工藝，實現高負壓、大流量穩定抽采，全面取消采煤工作面高位鉆場巷道和密集抽采鉆孔。該技術在朱仙莊、蘆嶺等礦應用后，單孔抽采混合量提升3倍至4倍。
三是創新研發松軟煤層底板梳狀定向穿層鉆孔消突技術。我們創新采用“液動穿巖、氣動穿煤”定向鉆進工藝，將主孔布置在煤層底板巖層中，順序開分支孔順煤層壓茬鉆進，配合“鉆護一體”工藝進行全程篩管護孔，實現斷層褶曲構造區煤層定向鉆孔高效抽采。該技術在袁店一、楊柳等礦應用后，抽采濃度在90%以上，節省了大量瓦斯治理底板巷道和穿層鉆孔工程。
四是成功實施松軟煤層井下順煤層定向長鉆孔抽采技術。我們選用大功率定向鉆機，搭配大扭矩空氣螺桿馬達定向鉆進系統，配合大流量、高壓力氮氣介質驅動裝置，研發了集松軟煤層鉆進氮氣排砟、空氣螺桿馬達旋轉鉆進和滑動定向鉆進于一體的施工工藝，并采用“鉆護一體”工藝實現全孔段篩管完孔。該工藝使定向鉆進臺效提升至2000米/月，單孔孔深達516米，一度刷新國內碎軟煤層順煤層定向鉆進施工紀錄。
五是總結形成穿層鉆孔卸壓增透抽采技術。我們通過開展煤層卸壓增透機理研究、卸壓和抽采影響范圍考察，總結形成松軟煤層穿層鉆孔卸壓增透技術，提升治理效果和效率。創新研發了集“低壓鉆進、高壓沖孔、篩管護孔”于一體的沖孔造穴裝置，實現穿層鉆孔“鉆沖護”一體化高效鉆進。采用孔底壓風吹水工藝，感應孔底負壓變化，自動開啟壓風吹水、吹砟，實現鉆孔暢通抽采。
聚焦“盾構掘”，實現重器助力治瓦斯
淮北礦區巖層松軟破碎，斷層褶曲發育。2019年11月，我們首次投用的“淮盾1號”盾構機在袁店二礦施工時遇到難題，8個月進尺只有800多米，尤其是進入F12斷層施工，月進尺只有幾十米。
對此，我們抽調精兵強將，組建專業化施工隊伍，并結合地質條件與使用情況，對“淮盾1號”盾構機進行優化改造，最終創造了19度上山施工月單進295米的成績。與綜掘工藝相比，“淮盾1號”盾構機施工的首條巷道工期縮短了15個月。
這些年，我們在實踐中不斷總結完善盾構施工工藝，構建起盾構“1+4”施工管理模式（建立一項盾構管理體制機制，強化精準地質、優選砂巖層位、優選砂巖頂板、泥巖及破碎帶地面超前注漿治理四項技術保障），實現盾構工藝快速連續掘進、瓦斯治理巷道施工突破性提速。目前，我們累計投入11臺礦用盾構機，“淮盾9號”盾構機在許疃礦創造18度大坡度下山盾構施工全國紀錄。同時，創新研發的盾構機后方自動化鉆探作業平臺，有效破解了“前盾后鉆”難題。
此外，我們以最優的方案抓治理，精細編制規劃方案、地質方案、設計方案；以最大的力度抓投入，確保資金投入到位、裝備升級到位、技能提升到位；以最嚴的措施抓落實，進一步將責任壓緊壓實、將考核落地落細、將問責從嚴從緊，推動瓦斯治理再上新臺階。
通過創新實施“1+2”瓦斯治理模式，淮北礦業集團煤礦安全生產平穩有序，2024年實現66年來首個安全年。目前，10對礦井實現連續安全生產5周年以上。其中，童亭礦連續安全生產19周年，成為安徽省安全生產周期最長的煤礦；11對礦井通過國家一級標準化驗收。
此外，我們積極推進瓦斯抽采利用，累計建成12座瓦斯發電站，總裝機容量66.25兆瓦，每年利用瓦斯近1億立方米、發電量超過2億千瓦時，增加營業收入1.32億元。
來源：《中國煤炭報》2025年4月10日 3版
