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中煤科工集團(tuán)重慶研究院研發(fā)的瓦斯測(cè)定儀器

　　瓦斯被稱作“煤礦第一殺手”，讓不少煤礦工人聞之色變。然而，一個(gè)技術(shù)的創(chuàng)新，不僅幫助能有效控制瓦斯事故，還能促進(jìn)高效開發(fā)煤氣資源。

　　由中煤科工集團(tuán)重慶研究院有限公司(以下簡(jiǎn)稱“煤科院”)歷時(shí)10余年研發(fā)的“煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定技術(shù)及裝備”，能夠?qū)崿F(xiàn)又快又準(zhǔn)地測(cè)量瓦斯，研究成果達(dá)到國際領(lǐng)先水平，被廣泛應(yīng)用到全國各地的礦井和瓦斯隧道中。其中，全國約85%的高瓦斯礦井都應(yīng)用了該產(chǎn)品。

　　在最近揭曉的2017年度重慶市科技成果獎(jiǎng)勵(lì)名單中，該項(xiàng)目獲得了重慶市科技進(jìn)步獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)。

　　過去取樣40分鐘現(xiàn)在只需2分鐘

　　據(jù)了解，瓦斯又稱為煤層氣，是一種非常規(guī)天然氣資源，我國埋深在2000米以淺的煤層氣蘊(yùn)藏量為36.8萬億立方米，非常豐富。

　　不過，瓦斯容易造成煤礦事故，在2006年該項(xiàng)目立項(xiàng)以前，我國瓦斯事故造成的年死亡人數(shù)達(dá)到2000多人，占一次死亡百人以上煤礦事故的92%。

　　“準(zhǔn)確測(cè)定瓦斯含量，是有效控制瓦斯事故、高效開發(fā)煤層氣資源的基礎(chǔ)。”項(xiàng)目負(fù)責(zé)人胡千庭介紹，過去的技術(shù)存在“測(cè)不準(zhǔn)、測(cè)不深、測(cè)不快”三大問題。他解釋，測(cè)定瓦斯含量有直接法和間接法兩種，直接法就是鉆孔取樣直接測(cè)定瓦斯含量，以前這種方法的測(cè)定時(shí)間在一周左右，測(cè)定誤差僅能控制在30%以內(nèi)，高時(shí)誤差甚至達(dá)1倍；間接法測(cè)定一個(gè)數(shù)據(jù)要花30天以上，又無法實(shí)現(xiàn)快速測(cè)定。而且，這兩種測(cè)定方法的測(cè)定深度都小于50米，隨著煤礦開采往深處發(fā)展，也越來越不能滿足現(xiàn)實(shí)需要。

　　為此，2006年，煤科院?jiǎn)��?dòng)了“煤層瓦斯含量井下直接測(cè)定技術(shù)及裝備”研究。針對(duì)井下硬煤和軟煤不同條件，發(fā)明了不同的取樣方法，并且創(chuàng)建了不同結(jié)構(gòu)煤樣的瓦斯損失量推算模型。

　　“我們?nèi)匀徊捎玫氖侵苯臃ǎ�但跟過去有所不同。”胡千庭表示，從煤層條件來看，硬煤比較好取樣，但軟煤就難以取樣。為此，他們發(fā)明了適用于軟煤的正負(fù)壓聯(lián)合栓流定點(diǎn)取樣裝置成孔工藝，用螺旋異形鉆桿壓風(fēng)排渣工藝及大功率高轉(zhuǎn)速鉆機(jī)具施工鉆孔取樣，讓取樣深度由過去的50米提高至120米，而且取樣時(shí)間從過去的40分鐘大幅縮短至2分鐘。

　　取樣過程中的瓦斯損失量是造成測(cè)定誤差的根源所在。為此，他們發(fā)明了適用于硬煤的風(fēng)水聯(lián)動(dòng)低損失量取樣裝置及取樣方法，提升了取樣的成功率，也避免了取樣過程中因摩擦產(chǎn)生熱量，顯著降低了瓦斯損失量。

　　在上述取樣工藝基礎(chǔ)上再通過構(gòu)建瓦斯損失量高精度補(bǔ)償模型，準(zhǔn)確推算瓦斯損失量使瓦斯測(cè)定的誤差從原來的30%以內(nèi)大幅縮減至7%以內(nèi)。

　　在超過40℃的井下呆18個(gè)小時(shí)做試驗(yàn)

　　取得這樣的成果，并非易事。研究過程中，他們經(jīng)常和礦工一樣，到礦井下去做試驗(yàn)，最長(zhǎng)一次在井下一呆就是18個(gè)小時(shí)。不論冬夏，井下溫度都超過40℃，他們依然堅(jiān)持在一線做試驗(yàn)。

　　據(jù)了解，該項(xiàng)目成果被原國家安監(jiān)總局作為先進(jìn)適用技術(shù)推廣，并被《煤礦安全規(guī)程》《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》《煤礦瓦斯抽采基本指標(biāo)》《煤礦瓦斯等級(jí)鑒定暫行辦法》等行業(yè)法規(guī)采納。

　　“重慶所有礦井都應(yīng)用了我們的技術(shù)。”胡千庭說，成果在全國85%的高瓦斯、突出礦井應(yīng)用，并應(yīng)用到瓦斯隧道施工中。自2008年以來，其相關(guān)產(chǎn)品已經(jīng)應(yīng)用到全國700多對(duì)礦井，技術(shù)應(yīng)用到全國500多對(duì)礦井和47條瓦斯隧道，市場(chǎng)份額占85%。這讓煤科院實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品創(chuàng)收1.6億元、技術(shù)創(chuàng)收3.2億元，提升了應(yīng)用單位的瓦斯隱患排查能力和措施效果評(píng)價(jià)的可靠性，使其工作面瓦斯超限次數(shù)降低37%-80%，促進(jìn)了瓦斯抽采利用及礦井安全生產(chǎn)，礦井采掘效率提高10%~20%，也產(chǎn)生了明顯的經(jīng)濟(jì)效益。

　　根據(jù)相關(guān)證明材料顯示，有4家煤礦企業(yè)應(yīng)用該產(chǎn)品及技術(shù)之后，新增利潤(rùn)0.71億元；華鎣山、發(fā)耳兩條隧道節(jié)支約0.69億元。預(yù)計(jì)為所有應(yīng)用煤礦企業(yè)新增利潤(rùn)150億元，為應(yīng)用隧道節(jié)支16億元。

　　“不僅是‘測(cè)得準(zhǔn)、測(cè)得深、測(cè)得快’，目前我們還在做進(jìn)一步研究，對(duì)產(chǎn)品及技術(shù)做改進(jìn)。”胡千庭表示，一方面是原位測(cè)定，也就是說，不用取樣出來，直接就在煤層中測(cè)定；另一方面是降低成本，減少瓦斯測(cè)定的輔助工程，普通工人經(jīng)過培訓(xùn)就可以操作設(shè)備測(cè)定瓦斯含量，讓煤礦企業(yè)“測(cè)得起”。