近日，記者從中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司（以下簡(jiǎn)稱西安研究院）獲悉，由該院承擔(dān)的國家科技重大專項(xiàng)課題成果“大功率定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備”在神東保德煤礦成功鉆成了主孔深度2311m的順煤層超長(zhǎng)定向鉆孔，打破了由該院2014年在晉煤集團(tuán)寺河煤礦創(chuàng)下的1881m定向鉆孔深度世界紀(jì)錄，刷新了當(dāng)前由澳大利亞公司在Metropolitan礦創(chuàng)下的2151m孔深世界紀(jì)錄，標(biāo)志著我國煤礦井下定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備獲得重大突破。

       煤層氣（俗稱瓦斯）是主要以吸附狀態(tài)賦存于煤層之中的一種自生自儲(chǔ)式非常規(guī)天然氣，主要成分為甲烷。煤炭開采過程中，空氣中瓦斯?jié)舛冗_(dá)到5%—16%時(shí)，遇明火就會(huì)爆炸，是煤礦瓦斯事故的根源；另外隨煤炭開采釋放的瓦斯如果直接排放到大氣中，其溫室效應(yīng)約為二氧化碳的21倍，對(duì)生態(tài)環(huán)境破壞性極強(qiáng)。

       煤層氣（瓦斯）又是一種潔凈能源和優(yōu)質(zhì)化工原料，1立方米純瓦斯的熱值相當(dāng)于1.13kg汽油、1.21kg標(biāo)準(zhǔn)煤，其熱值與天然氣相當(dāng)，可以與天然氣混輸混用，而且燃燒后很潔凈，幾乎不產(chǎn)生任何廢氣。因此開發(fā)利用煤層氣（瓦斯）對(duì)緩解我國常規(guī)油氣供應(yīng)緊張狀況，改善煤礦安全生產(chǎn)條件、實(shí)施國民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略、保護(hù)大氣環(huán)境等多方面均具有十分重要意義。

       我國煤礦煤層賦存地質(zhì)條件復(fù)雜，煤層瓦斯含量高、壓力大，瓦斯災(zāi)害事故頻發(fā)，嚴(yán)重影響了煤炭的開采,利用鉆孔對(duì)煤層瓦斯進(jìn)行抽采是目前國內(nèi)外常用且有效的方法。

       西安研究院結(jié)合煤礦井下安全生產(chǎn)需要，自上世紀(jì)60年代開展了大量的鉆探技術(shù)研究、裝備研制以及技術(shù)咨詢服務(wù)等工作，著力解決煤田地質(zhì)勘探和煤礦安全生產(chǎn)過程中遇到的探放水、探構(gòu)造、煤層氣（瓦斯）抽放（采）、含水層改造和隔水層加固等重大鉆探技術(shù)難題，共完成國家科技重大專項(xiàng)、國家和省部級(jí)等各類科研項(xiàng)目210余項(xiàng)，獲全國科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)2項(xiàng)、國家科技進(jìn)步獎(jiǎng)3項(xiàng)、省部級(jí)等各類科技成果獎(jiǎng)56項(xiàng)。其中“煤田鉆探人造金剛石鉆頭鉆進(jìn)性能及人造金剛石合成的研究”“繩索取心器及打撈器的研究和試驗(yàn)”等項(xiàng)目獲國家科學(xué)大會(huì)獎(jiǎng)，“坑道鉆機(jī)及近水平孔定向鉆進(jìn)技術(shù)的研究”項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)，“陽泉礦務(wù)局瓦斯綜合治理技術(shù)的研究”項(xiàng)目獲國家科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)。研究成果在地質(zhì)勘探和煤礦安全生產(chǎn)方面推廣應(yīng)用，為煤田地質(zhì)勘探工作和煤炭安全開采提供了重要技術(shù)支撐。

       隨著我國煤礦生產(chǎn)技術(shù)及裝備水平的不斷提升，礦井安全、高效生產(chǎn)提出了礦井瓦斯區(qū)域、精確治理以及瓦斯清潔利用等更高的要求。在新的形勢(shì)下，采用傳統(tǒng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝技術(shù)施工煤層瓦斯抽采鉆孔暴露出了諸多問題，主要體現(xiàn)在：施工精度低、施工速度慢、鉆孔軌跡不可控制、無法適應(yīng)煤層頂?shù)装迤鸱?、無效進(jìn)尺多、鉆孔利用率低及單孔瓦斯抽采量小等方面，不能滿足生產(chǎn)實(shí)際需求。

       2002年，國內(nèi)煤礦企業(yè)逐漸開始從國外引進(jìn)煤礦井下定向鉆進(jìn)技術(shù)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(jìn)技術(shù)可以實(shí)現(xiàn)鉆孔軌跡的精確控制，保證鉆孔軌跡在預(yù)定層位中的有效延伸，增加鉆孔有效抽采距離，提高瓦斯抽采效率；另外，定向鉆進(jìn)技術(shù)可進(jìn)行多分支孔施工，施工的鉆孔能均勻覆蓋整個(gè)工作面，具有鉆進(jìn)效率高、一孔多用、集中抽采等優(yōu)點(diǎn)，在礦井瓦斯治理中發(fā)揮出重要作用。

       然而，先進(jìn)的隨鉆測(cè)量定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備被國外企業(yè)所壟斷，高昂的設(shè)備采購及維護(hù)費(fèi)用導(dǎo)致瓦斯治理成本居高不下。針對(duì)此情況，西安研究院從2005年開始，在國家發(fā)改委、科技部等支持下，依托國家重點(diǎn)研發(fā)專項(xiàng)、“十一五”和“十二五”國家科技油氣重大專項(xiàng)，開發(fā)了系列化煤礦井下定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備，創(chuàng)新研制了12000Nm大功率定向鉆機(jī)，解決了井下超長(zhǎng)定向孔施工裝備能力不足的難題；發(fā)明了煤礦井下防爆型無線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了測(cè)量信號(hào)傳輸由“有線”到“無線”的跨越；信號(hào)傳輸距離達(dá)到2000m以上；開發(fā)了井下深孔高效定向鉆進(jìn)及鉆孔事故處理新技術(shù)，鉆進(jìn)效率提高40%。成果整體達(dá)到國際領(lǐng)先水平，獲得國家科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、陜西省科技進(jìn)步二等獎(jiǎng)1項(xiàng)、中國煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)一等獎(jiǎng)2項(xiàng)等諸多榮譽(yù)。

       目前，西安研究院煤礦井下定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備已在國內(nèi)20多個(gè)礦區(qū)進(jìn)行了成功推廣應(yīng)用，在煤礦區(qū)煤層氣（瓦斯）高效抽采方面發(fā)揮著主導(dǎo)作用。

       隨著煤礦井下定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備的不斷完善，煤礦井下定向鉆孔深度紀(jì)錄也不斷提高，2008年在陜西亭南礦達(dá)到1046m，2010年在山西寺河煤礦達(dá)到1059m，2011年分別在神東保德煤礦和陜西大佛寺煤礦達(dá)到1111.6m和1212m，2014年在山西寺河煤礦達(dá)到1881m，此次在神東保德煤礦鉆孔主孔深度達(dá)到2311m，刷新了當(dāng)前世界紀(jì)錄。

       此次鉆探施工由西安研究院和神東煤炭集團(tuán)保德煤礦共同承擔(dān)?，F(xiàn)場(chǎng)結(jié)合保德煤礦超長(zhǎng)工作面瓦斯區(qū)域治理需要，在保德煤礦二盤區(qū)，利用西安研究院ZDY12000LD大功率定向鉆進(jìn)裝備，分別采用“主動(dòng)探頂+側(cè)鉆開分支”及復(fù)合定向鉆進(jìn)工藝技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了順煤層超長(zhǎng)定向鉆孔全孔段在煤層中鉆進(jìn)，克服了以往滑動(dòng)定向鉆進(jìn)工藝鉆進(jìn)系統(tǒng)壓力參數(shù)隨孔深增加上升迅速，從而使鉆進(jìn)能力受限的技術(shù)難題。在雙方通力合作下，施工完成主孔深度達(dá)2311m的本煤層超長(zhǎng)定向鉆孔，鉆孔探頂開分支15次，總進(jìn)尺3094m，孔徑Ф120mm，平均日進(jìn)尺200m以上，孔深達(dá)2000m以上仍實(shí)現(xiàn)了單班進(jìn)尺90m的高效定向鉆進(jìn)。