近日，筆者從中煤科工集團西安研究院有限公司（以下簡稱西安研究院）獲悉，由該院承擔的國家科技重大專項課題成果“大功率定向鉆進技術與裝備”在神東煤炭集團保德煤礦成功鉆出主孔深度達2311米的順煤層超長定向鉆孔，打破了由該院2014年在晉煤集團寺河煤礦創下的1881米定向鉆孔深度世界紀錄，刷新了當前由澳大利亞公司在Metropolitan礦創下的2151米深世界紀錄。這標志著我國煤礦井下定向鉆進技術與裝備獲得重大突破。

著力破解重大鉆探技術難題

眾所周知，瓦斯是煤礦事故的元兇之一，其溫室效應約為二氧化碳的21倍，對大氣環境的破壞性極強。但是，瓦斯也是一種潔凈能源和優質化工原料，1立方米純瓦斯的熱值相當于1.5升汽油、1.21公斤標準煤，其熱值與天然氣相當，燃燒后幾乎不產生任何廢氣。因此，合理開發利用瓦斯對緩解我國常規油氣供應緊張狀況，改善煤礦安全生產條件，保護大氣環境等均具有十分重要的意義。

據了解，我國煤層賦存地質條件復雜，瓦斯含量高、壓力大，瓦斯災害嚴重，影響了煤炭開采，利用鉆孔對煤層瓦斯進行抽采是目前國內外常用且有效的方法。

結合煤礦井下安全生產需要，西安研究院自上世紀60年代就開展了大量的鉆探技術研究、裝備研制以及技術咨詢服務等工作，著力解決煤田地質勘探和煤礦安全生產過程中遇到的探放水、探構造、瓦斯抽采、含水層改造和隔水層加固等重大鉆探技術難題，共完成國家科技重大專項、國家和省部級各類科研項目210余項，獲全國科學大會獎2項、國家科技進步獎3項、省部級各類科技成果獎56項。其中，“煤田鉆探人造金剛石鉆頭鉆進性能及人造金剛石合成研究”“繩索取心器及打撈器研究和試驗”等項目獲國家科學大會獎；“坑道鉆機及近水平孔定向鉆進技術研究”項目獲國家科技進步二等獎；“陽泉礦務局瓦斯綜合治理技術研究”項目獲國家科技進步三等獎。其研究成果在地質勘探和煤礦安全生產方面得到推廣應用，為煤田地質勘探工作和煤炭安全開采提供了重要技術支撐。

自主研發鉆進技術和裝備

隨著我國煤礦生產技術及裝備水平不斷提升，人們在礦井瓦斯區域、精確治理以及瓦斯清潔利用等方面提出了更高的要求。在新的形勢下，以往采用的傳統回轉鉆進工藝技術施工煤層瓦斯抽采鉆孔暴露出了諸多問題，包括施工精度低、施工速度慢、鉆孔軌跡不可控制、無法適應煤層頂底板起伏、無效進尺多、鉆孔利用率低以及單孔瓦斯抽采量小等，不能滿足生產實際需求。

2002年，國內一些煤礦企業陸續從國外引進煤礦井下定向鉆進技術與裝備，用于順煤層瓦斯抽采定向鉆孔施工。煤礦井下定向鉆進技術可以實現鉆孔軌跡的精確控制，保證鉆孔軌跡在預定層位中有效延伸，增加鉆孔有效抽采距離，提高瓦斯抽采效率。另外，定向鉆進技術可進行多分支孔施工，施工鉆孔能均勻覆蓋整個工作面，具有鉆進效率高、一孔多用、集中抽采等優點，在礦井瓦斯治理中發揮出重要作用。

然而，先進的隨鉆測量定向鉆進技術與裝備被國外企業壟斷，高昂的設備采購及維護費用導致瓦斯治理成本居高不下。在國家發改委、科技部等部門支持下，西安研究院從2005年開始自主研發煤礦井下定向鉆進技術與裝備，并創新研制了12000牛米大功率定向鉆機，解決了井下超長定向鉆孔施工裝備能力不足的難題，發明了煤礦井下防爆型無線隨鉆測量系統，實現了測量信號傳輸從有線到無線的跨越，傳輸距離達到2000米以上，開發了井下深孔高效定向鉆進及鉆孔事故處理新技術，鉆進效率提高了40%。其成果整體達到國際領先水平，獲得國家科技進步二等獎1項、陜西省科技進步二等獎1項等。

目前，西安研究院煤礦井下定向鉆進技術與裝備已在國內20多個礦區成功推廣應用，在煤礦瓦斯高效抽采方面發揮著主導作用。

定向鉆孔深度不斷刷新

隨著煤礦井下定向鉆進技術與裝備的不斷完善，西安研究院煤礦井下定向鉆孔深度也不斷增加，2008年在陜西亭南煤礦達到1046米，2010年在山西寺河煤礦達到1059米，2011年分別在保德煤礦和陜西大佛寺煤礦達到1111.6米和1212米，2014年在寺河煤礦達到1881米，而此次在保德煤礦鉆孔主孔深度達到2311米，刷新了當前的世界紀錄。

據了解，此次鉆探施工由西安研究院和保德煤礦共同承擔。在鉆探現場，他們結合保德煤礦超長工作面瓦斯區域治理需要，在保德煤礦二盤區，利用西安研究院自主研發的ZDY12000LD大功率定向鉆進裝備，采用“主動探頂+側鉆開分支”及“復合定向鉆進”工藝技術，實現了順煤層超長定向鉆孔全孔段在煤層中鉆進，解決了以往滑動定向鉆進工藝鉆進系統壓力參數隨孔深增加而上升迅速，從而使鉆進能力受限的技術難題。

此次突破，又一次顯著提高了我國煤礦井下超長定向鉆孔的施工能力，為超長綜采工作面瓦斯區域高效治理提供了可靠的技術和裝備支持。該成果既可以用于中硬煤層順層定向鉆孔、大直徑頂板高位定向鉆孔等瓦斯抽采鉆孔施工，也可以應用于水害防治定向鉆孔、煤層頂底板注漿加固鉆孔、隱蔽致災因素探查定向鉆孔以及礦山事故救援大直徑鉆孔等工程，顯著提升了我國煤礦井下定向鉆進技術與裝備水平，提高了井下超長定向鉆孔、大直徑定向長鉆孔的施工能力，對保障煤礦安全高效生產起到了積極推動作用。