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   8月中旬，由重慶市能源投資集團(tuán)科技有限責(zé)任公司(以下簡稱重慶能投科技公司)承擔(dān)的“水力壓裂技術(shù)深化研究”項(xiàng)目，通過了由重慶煤監(jiān)局、市煤管局組織的鑒定。重慶煤監(jiān)局、市煤管局總工程師唐其武認(rèn)為，水力壓裂技術(shù)是當(dāng)前解決低透氣性煤層瓦斯抽采的一項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，重慶能投科技公司對水力壓裂規(guī)律摸索有了新的進(jìn)展，理論有了新突破，配套技術(shù)有了新跨越，項(xiàng)目成果達(dá)到了國內(nèi)領(lǐng)先水平。

　　什么是煤礦水力壓裂技術(shù)？它對煤礦安全生產(chǎn)具有什么樣的重要意義？在研究過程中重慶能投科技公司取得了哪些技術(shù)性突破？記者采訪了重慶煤監(jiān)局、市煤管局總工程師唐其武和重慶能投科技公司總經(jīng)理沈大富及有關(guān)科研人員。

　　唐其武介紹說，煤礦水力壓裂技術(shù)就是在煤層、巖層中鉆孔，向孔內(nèi)壓入高壓力水，進(jìn)而壓裂煤層和巖層，增加煤層和巖層的透氣性，以便于抽采更多的瓦斯，釋放煤層瓦斯壓力，降低煤層瓦斯含量，從根本上解決煤礦瓦斯突出等帶來的災(zāi)害。該項(xiàng)技術(shù)首次于1947年在美國堪薩斯州試驗(yàn)成功，現(xiàn)已廣泛應(yīng)用于低滲透煤、油氣儲層的改造中。在國內(nèi)油、氣、煤礦開采中也多有研究和應(yīng)用。

　　“該技術(shù)在重慶的成功研究和應(yīng)用，對重慶乃至全國煤礦瓦斯災(zāi)害防治中具有重大的意義和價(jià)值。”唐其武介紹說，我國是世界上煤與瓦斯突出最嚴(yán)重的國家。據(jù)統(tǒng)計(jì)，自1950年遼源礦務(wù)局首次發(fā)生煤與瓦斯突出以來，迄今為止全國有300個(gè)以上的煤礦發(fā)生了煤與瓦斯突出數(shù)萬次，死亡人數(shù)逾千人。重慶現(xiàn)有煤礦670個(gè)礦井，其中煤與瓦斯突出和高瓦斯礦井占28%，歷史上也曾多次發(fā)生瓦斯突出事故，2009年松藻煤電公司同華煤礦“5.30”特別重大煤與瓦斯突出事故就是一個(gè)慘痛的教訓(xùn)。

　　瓦斯突出是一個(gè)棘手的世界難題，就象沒有哪位科學(xué)家能夠十分準(zhǔn)確地預(yù)測地震一樣，也沒有哪位科學(xué)家能夠十分準(zhǔn)確地預(yù)測瓦斯突出。過去，解決瓦斯突出的有效方法就是鉆孔預(yù)抽，但是我國煤層80%以上是低透氣性煤層，尤其是西南地區(qū)煤層透氣性極差，透氣性系數(shù)低于0.01mD，比美國煤層透氣性低1-2個(gè)數(shù)量級。在施工瓦斯抽放孔時(shí)易發(fā)生塌孔、噴孔、卡鉆等問題，使瓦斯抽采孔很難成型，達(dá)不到抽采的設(shè)計(jì)要求。

　　2009年，重慶煤監(jiān)局、市煤管局率重慶能投集團(tuán)有關(guān)負(fù)責(zé)人對河南煤層氣開發(fā)公司的水壓裂技術(shù)進(jìn)行了考察，認(rèn)為該項(xiàng)技術(shù)是解決重慶煤礦瓦斯抽采難題的關(guān)鍵技術(shù)。局設(shè)立了《低透氣煤層定向水力壓裂增透技術(shù)研究》項(xiàng)目，并作為市級煤礦安全科技重點(diǎn)項(xiàng)目，先后安排了150萬元的項(xiàng)目引導(dǎo)資金。

　　重慶能投科技公司承接項(xiàng)目后，2010年先后在逢春煤礦、渝陽煤礦、魚田堡煤礦的6個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)進(jìn)行了試驗(yàn)。在取得初步成果后，在打通一礦、三匯三礦、中梁山南礦等能投集團(tuán)11對突出礦井進(jìn)行了推廣應(yīng)用。試驗(yàn)和應(yīng)用的數(shù)據(jù)表明：通過用礦用乳化泵、礦用注水泵和煤層壓裂泵對煤層進(jìn)行壓裂，對煤層瓦斯的擾動范圍可達(dá)50-80m，煤層透氣性系數(shù)可提高2個(gè)數(shù)量級，瓦斯解吸量可增加80%，增強(qiáng)煤層透氣性和促使瓦斯解吸效果十分顯著；通過合適的高負(fù)壓抽采系統(tǒng)的配合，平均單孔瓦斯抽采量提高了50%～80%，石門揭煤時(shí)間縮短三分之一，采煤工作面的準(zhǔn)備時(shí)間縮短了3～4個(gè)月，生產(chǎn)效率為原來的2～3倍。低透氣性煤層定向水力壓裂增透技術(shù)應(yīng)用后，單孔瓦斯抽放量較壓裂前提高8～12倍，影響煤體的范圍達(dá)到10m～80m。該項(xiàng)目的實(shí)施，極大地提高了煤礦瓦斯抽放效率，增強(qiáng)了煤與瓦斯突出礦井及高瓦斯礦井的安全保障基礎(chǔ)。

　　“這項(xiàng)技術(shù)應(yīng)用的經(jīng)濟(jì)效益也頗為可觀。”唐其武介紹說，“除了縮短揭石門和采煤工作面的準(zhǔn)備時(shí)間帶來的經(jīng)濟(jì)效益外，大量抽取的瓦斯也是寶貴的清潔能源。”根據(jù)能源集團(tuán)的測算，僅在試驗(yàn)的11對礦井中就抽取了2億立方米的瓦斯，用于瓦斯發(fā)電等綜合利用，相當(dāng)于節(jié)約了2.4萬噸標(biāo)準(zhǔn)煤。如果僅在重慶能源集團(tuán)全部推廣應(yīng)用，每年就可新增凈利潤3000萬元。

　　重慶煤監(jiān)局總工程師唐其武認(rèn)為，目前該項(xiàng)目每套系統(tǒng)成本在700萬元左右，隨著大規(guī)模的推廣應(yīng)用，單套成本可降到400萬元左右，在全市全面推廣應(yīng)用是完全可行的。

　　對于水力壓裂項(xiàng)目在重慶煤礦的應(yīng)用研究，重慶能投集團(tuán)科技術(shù)公司總經(jīng)理、教授級高工沈大富介紹說：我們主要是解決了在保證大流量、高壓力的前提下，縮小壓裂設(shè)備體積，提高安保系數(shù)，以使設(shè)備能夠應(yīng)用于南方礦井狹窄的巷道和高防爆的環(huán)境中。同時(shí)，還深化了高壓水射流穿層割縫定向壓裂增透機(jī)理及效果研究；低透氣性煤層定向水力壓裂增透的技術(shù)工藝研究；定向水力壓裂相關(guān)技術(shù)研究。掌握了穿層割縫定向壓裂増透機(jī)理、穿層割縫定向壓裂有效半徑、穿層割縫定向壓裂后合理的瓦斯抽采參數(shù)，以及急傾斜、緩傾斜煤層水力壓裂工藝；高壓水力壓裂封孔技術(shù)；水力壓裂打孔氣水渣分離技術(shù)；水力割縫效果檢驗(yàn)方法。其中“煤礦井下超高壓壓裂孔的鉆孔封孔方法及封孔裝置”正在申請技術(shù)專利。這些工藝技術(shù)及機(jī)理、參數(shù)取得，是公司和合作單位科技術(shù)人員在煤礦井下千百次的測試、實(shí)驗(yàn)、收集、整理取得的，形成了重慶市地方水力壓裂技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和主要設(shè)備及機(jī)具配置標(biāo)準(zhǔn)。

　　在采訪過程，記者提出疑問：該技術(shù)用水量大，在礦井大面積應(yīng)用，是否會對地下水資源和環(huán)境造成污染破壞？沈大富介紹說，該技術(shù)用水確實(shí)多，一次使用水量大約在150噸左右，影響半徑在80米左右，但作用范圍都是在本煤層之中，不會觸及到地下含水層，尤其是不像油氣壓裂技術(shù)那樣必須在水中摻和化學(xué)物質(zhì)，因此不會對水資源造成影響。注入煤層的壓力水，會在開采的過程中隨礦井排水系統(tǒng)排出，經(jīng)過處理還可回收再用。同時(shí)，注入煤層的壓力水，濕潤了煤層，在開采過程中還起到了防塵、防爆作用，有消突、排氣、防塵“一技三效”的效果。

　　該技術(shù)不僅應(yīng)用于煤礦，在隧道施工建設(shè)上也有應(yīng)用。今年渝黔高鐵涼風(fēng)埡隧道施工遭遇220米突出煤系地層，瓦斯成為攔路虎。若按傳統(tǒng)揭煤方法和工藝施工，將耗時(shí)2年左右。為化解這個(gè)難題，施工單位尋求到重慶能源科技公司。沈大富自豪地告訴記者“我們采用水力壓裂增透技術(shù)施工后，可以將縮短工期一半。這是該技術(shù)的又一項(xiàng)社會價(jià)值，也為公司帶來了可觀的經(jīng)濟(jì)價(jià)值。”

　　對下一步工作，沈大富說：“我們將繼續(xù)進(jìn)行突破性研究，力爭使該項(xiàng)技術(shù)上升為國家行業(yè)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)。”