今年以来，晋能控股煤业集团寺河矿着眼于煤矿井下大区域探测煤层瓦斯含量的现实需求，加快推广应用井下定向长钻孔先进钻探技术与装备，与多家单位联合研发了煤矿井下长距离定点密闭取芯技术装置。

据了解，该矿利用前期施工的近水平本煤层探查定向孔，查明煤芯取样区域内煤层起伏变化规律，完成取样点和取样定向孔设计，然后分段进行定向钻进，确保定向孔沿设计轨迹钻进至取样点，再利用这套技术装置进行取样钻进和煤芯保压采集，直至完成所有取样点的煤芯采集。利用定向钻机的优势，一个钻孔就可以取得多个煤芯，省去了许多工序，大幅提升了钻孔施工效率。

该技术成果应用后，该矿降低掘进成本2300万元，掘进效率提升了20%。目前，此项技术成果已完成验收鉴定，达到了国际领先水平。

长距离煤芯取样须攻克多道难关

“常规的煤芯取样工艺会存在钻孔施工偏差大、煤芯暴露时间过长等问题，不利于检测煤层瓦斯含量，还存在交叉作业、重复作业等浪费人力物力的情况。”寺河矿抽放管理部副部长唐杰说，“由于煤芯暴露时间短，我们只能使用普通钻机进行施工，最大取样深度只能达到120米左右，取样覆盖范围小，且不能测量和控制实际取样点的具体位置，导致取样精度低，无法准确进行钻探工作。”

唐杰告诉笔者，他们在使用定向钻机进行取样时，虽然可以保证钻孔施工的精准性，扩大单次开孔的取样范围，但是由于所取得的煤芯暴露时间过长，瓦斯含量测定的准确性会有所偏差。

“长距离煤芯取样这项工作的真正难点，在于如何保障钻孔施工后，取得的煤芯能真实反映出煤层瓦斯含量。”寺河矿抽放管理部技术员郝华超说。

为了解决这一关键技术难题，寺河矿的技术人员多次深入井下工作现场，跟踪每一层煤层的取样全过程。有时多次取样结果不理想，他们为达到目标，在井下一待就是十几个小时。

“煤层瓦斯含量是矿井抽采达标评价工作中的一项重要评价指标，其测定的准确性关乎整个矿井瓦斯抽采达标评价工作的成败。”寺河矿抽放管理部主任工程师原鹏程说，“每一次取样精度低时，我们就更加坚定解决这一技术难题。”

功夫不负有心人。经过前期的反复考察与多次研究试验，寺河矿成功研发了长距离定点密闭取芯技术装置。他们将取样钻杆送达工作位置后，在水辫与钻杆连接处投入橡胶球，通过泥浆泵加压将橡胶球送至投球装置的球座中，堵塞球座底部的导水孔，再用泥浆泵持续加压，让液压截断销钉并向前运动，联动关闭取样内筒的球阀和解吸球阀，实现真正意义上的密闭取样，确保煤层瓦斯取样精度。

在敲定最终方案之后，寺河矿优选出多处代表性施工地点，并针对不同地点编制实施方案。他们将长距离定点密闭取芯技术装置与常规方法进行对比测试，评价深孔密闭取样瓦斯含量测定效果，最终寻找出一套真正行之有效的方案。在首次试验中，该方案的最长取样深度达到510米，共计获取煤芯22个，密闭效果良好，取样过程中的瓦斯损失量微乎其微。

实现井下瓦斯含量准确测定

“长距离定点密闭取芯技术装置成功应用后，我们有效解决了煤层瓦斯含量检测轨迹偏差大、检测范围小、测定结果失真等问题，实现了煤矿井下瓦斯含量准确测定。这项技术成果对煤矿瓦斯超前治理、瓦斯抽采利用具有重要意义，应用前景十分广阔。”寺河矿抽放管理部部长高磊说。

打开9月12日的瓦斯抽放进尺日报表，笔者看到上面详细记录了当天34台钻机的进尺，其中有一台钻机的单孔进尺达到393米。而这台钻机施工的取样钻孔，就应用了长距离定点密闭取芯技术装置。

“应用长距离定点密闭取芯技术装置以来，我们不仅实现了对井下长距离煤芯的定点采集，避免了交叉作业，而且保证了取样过程中全程密闭，缩短了煤芯暴露时间，大幅提升了煤层瓦斯含量测定精确性。”寺河矿探放水一队主管技术员金辉说。

自9月以来，寺河矿定向钻机进尺取得连续突破，最终创下了日进尺7317米的全国新纪录。