【镜头】
在潘集泥河的南北两岸,14口地面瓦斯治理井对称分布于潘三东一B组煤井田范围内。麦种初播的田垄间,两座蓝白相间围栏环绕的标准化排采井场格外醒目。
步入井场,灰色碎石铺设的地面上,电潜螺杆泵滴答作响、回注水泵持续发出低频嗡鸣,六通井口全天候不间断抽采井下瓦斯,源源不断汇入专用管网。
与已进入排采阶段井场相比,顾桥南二B组煤地面瓦斯治理井工程(二标段)现场施工正酣、一派繁忙,48米高的白红相间的钻井井架下,轰鸣阵阵,黄色的顶驱轨道吊着钻杆缓缓下钻,旁边10柱28.8米长的钻杆整齐码放,蓄势待发。
“这个工程含两座井场共五口井,眼下施工的是首口6-2井,正处于水平三开钻进阶段。”煤层气公司地面瓦斯治理工程分公司副经理唐勇敢介绍,“钻井目的是为顾桥南二B组煤抽采瓦斯,降低煤层压力、瓦斯含量,实现降压减突。”
作为“十四五”期间集团公司推进地面瓦斯治理的亲历者,唐勇敢从第1口试验井产气到如今的第43口瓦斯治理井,全程参与其中。他至今记得,首口试验井点火时的激动、U型地面瓦斯治理井全面贯通的喜悦以及单井累计产气量均突破100万立方米的自豪。当前,煤层气公司聚焦在建钻井现场技术管控与安全监管核心环节,抓实抓细排采井排采制度刚性落实等重点工作,全力以赴保障年度各项目标任务圆满达成。
淮河之畔,潘三矿东一采区煤田上方,煤层气公司今年首次采用“井工厂”模式布置排采井场,钻井压裂总工期较以前缩短587天,不仅是其创新实践的集中体现,更是集团公司“十四五”期间地面瓦斯治理工作的生动缩影。
作为华东最大整装煤田、全国重要煤炭与煤电基地,淮南矿区集团矿权范围内-1200m以上煤炭资源超100亿吨。但矿区地处两大构造带交汇处,现有8对生产矿井均为煤与瓦斯突出矿井,最大瓦斯压力6.8MPa,最深采深超千米,高瓦斯、高地压、高地温、高承压水、埋深大的现状,让瓦斯治理成为煤炭产业高质量发展的“拦路虎”。
地面瓦斯治理是高瓦斯矿井开采难题的“破题关键”,不仅要坚定推进的决心,更要做好、做精、做细,确保治理成效。
而传统井下瓦斯治理模式已难以适配深部开采需求。“一面四巷”设计从巷道拨门到工作面贯通需3到5年,采掘接替紧张;顶底板巷工程量占年度岩巷的26%至34%,投资大、工程量大;钻孔抽采时间最短45天,预抽不充分,易发生顶钻、喷孔等安全风险,尤其是深部煤层瓦斯压力达到3MPa的区域,不能直接在井下施工瓦斯治理钻孔,实施地面瓦斯治理,成为集团发展的必答题。
为攻克这一难题,集团公司于2018年成立煤层气开发利用公司,专职推进地面瓦斯治理工程,开启了从“井下被动防御”到“地面主动治理”的转型。“十四五”期间,煤层气公司的地面瓦斯治理,清晰地分为三个阶段,实现了从0到1的跨越,并积极从跟跑向并跑领跑迈进。
2018至2020年为试验探索期,在原谢一矿望峰岗井、原潘一东区打了6口试验井,用ZJ30型钻机施工,平均单井工期127天(最长186天),完成了从0到1的积累:13-1煤井最高日产气1822立方米,8煤井最高1579立方米,A组煤井最高达到3490立方米,为后续探索奠定了基础。
2021至2023年进入工业试验阶段,3年间在5个矿井的10个工作面集中施工23口瓦斯治理井。通过井型升级(L型、U型)与钻机迭代(ZJ40、ZJ50型),平均单井工期缩短至65天,13-1煤最高日产气突破1.1万立方米。截至目前,17口井单井产气超百万方,4口超300万方,22口地面瓦斯治理井全部成功,95.6%的成功率远超全国50%-60%的平均水平。
2024年以来进入第三阶段,全面推进工业化应用。在潘三矿东一B组煤采区施工14口地面井,创新采用“井工厂+叠层井+饱和体积压裂”模式:“井工厂”模式集中布置3个井场,节约用地3.4万平方米,钻井压裂总工期306天;“叠层井”工艺上下联合布置8煤、4煤井组,可一次性解决了B组极近煤层群瓦斯问题,可解放5500万吨煤炭资源。
技术创新是地面瓦斯治理的核心支撑。煤层气公司慢慢摸索出了一套成熟的地面瓦斯治理技术体系。
制定2项企业标准(正申报行业标准),出台了一系列管理规定,形成了全链条管控机制。快速放喷技术将瓦斯解吸产气周期从6-9个月缩短到2-4个月,张集试验井79天解吸,最高日产气6234立方米;“自清洗”排采工艺将平均检泵周期从280天延长到408天,大幅减少卡泵故障。
这些创新成果也获得权威认可:《淮南深部强突煤层群水平井区域瓦斯治理关键技术及应用》获2024年中国煤炭工业科学技术一等奖,相关技术被国家能源局列入首批示范项目,纳入国家矿山局先进技术推广目录,累计获得11项国家专利,发表论文10余篇。
治理成效最终体现在安全生产与资源释放上。井下钻探验证显示,地面瓦斯治理井使原始瓦斯压力、瓦斯含量大幅下降,原潘一东13-1煤原始瓦斯压力6.8MPa,抽采后最低降到2.4MPa,降幅64.7%;朱集13-1煤原始瓦斯压力3.8MPa,抽采后最低0.32MPa,降幅91.5%,成功实现“减突”目标。顾桥矿2112(1)、潘二矿28213等5个工作面瓦斯预抽率超过20%,其中潘三矿2222(1)工作面预抽率高达31.8%。
回眸“十四五”,从6口试验井的破土动工,到23口工业试验井的成功运行,再到14口工业化应用井的全面铺开,集团公司推进地面瓦斯治理的脚步不停,始终向前。
站在“十四五”收官与“十五五”启幕的交汇点,集团公司将持续推进技术迭代升级,深化“地面替代井下,钻孔替代巷道”,依托“井工厂+叠层井”等成熟工艺,进一步释放煤炭资源潜力,地面瓦斯治理工艺及技术创新为淮南矿区煤炭安全高效开采蹚出条新路。(田庆伟)
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