中煤科工集團(tuán)西安研究院有限公司（簡(jiǎn)稱西安研究院）是我國(guó)煤炭行業(yè)專門從事煤炭地質(zhì)研究與勘探技術(shù)開發(fā)的國(guó)家重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)。60多年來，始終堅(jiān)守“引領(lǐng)地質(zhì)保障技術(shù)進(jìn)步，支撐煤炭安全高效綠色開發(fā)”的初心和使命，以解決煤礦安全高效開采地質(zhì)保障技術(shù)、裝備與工程領(lǐng)域的重大疑難科學(xué)技術(shù)問題為主攻方向，研發(fā)出一批具有行業(yè)領(lǐng)先水平、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的新技術(shù)和新產(chǎn)品，為推動(dòng)行業(yè)科技進(jìn)步和集團(tuán)公司安全技術(shù)裝備板塊快速發(fā)展作出了重要貢獻(xiàn)。

近年來，西安研究院全面貫徹黨的十九大和十九屆二中、三中、四中全會(huì)精神，以習(xí)近平新時(shí)代中國(guó)特色社會(huì)主義思想為指導(dǎo)，按照集團(tuán)公司“1245”總體發(fā)展思路和“十三五”發(fā)展規(guī)劃（修編）決策部署，堅(jiān)持創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)戰(zhàn)略，科技創(chuàng)新工作取得新突破，總體呈現(xiàn)出穩(wěn)中向好的發(fā)展態(tài)勢(shì)。

日前，在中國(guó)煤炭工業(yè)協(xié)會(huì)組織的科技成果鑒定會(huì)上，西安研究院主持完成的“礦井大盤區(qū)瓦斯抽采定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備”“西部礦區(qū)煤層采動(dòng)頂板涌水動(dòng)力學(xué)機(jī)制及水害防控關(guān)鍵技術(shù)”，與中國(guó)神華能源股份公司神東煤炭分公司合作完成的“煤礦井下堅(jiān)硬頂板強(qiáng)礦壓災(zāi)害定向長(zhǎng)鉆孔分段水力壓裂超前防治技術(shù)及裝備”等3項(xiàng)科技成果，均鑒定為國(guó)際領(lǐng)先水平。3項(xiàng)科技成果覆蓋了西安研究院煤礦井下定向鉆進(jìn)和煤礦水害防治兩大傳統(tǒng)優(yōu)勢(shì)領(lǐng)域，彰顯了行業(yè)引領(lǐng)地位，而且在煤礦強(qiáng)礦壓災(zāi)害防治這一新的領(lǐng)域也取得了新突破。

一、礦井大盤區(qū)瓦斯抽采定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備

基于采用超長(zhǎng)（孔深≥2000m）順煤層定向鉆孔群實(shí)現(xiàn)礦井整個(gè)盤區(qū)瓦斯抽采一次性覆蓋的先進(jìn)理念，在西安研究院原有煤礦井下大功率定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備（最大孔深1881m）的研究基礎(chǔ)上，系統(tǒng)提升鉆機(jī)、鉆具、隨鉆測(cè)量系統(tǒng)、鉆進(jìn)工藝等方面對(duì)施工井下超長(zhǎng)定向鉆孔的能力和適應(yīng)性。項(xiàng)目的成功實(shí)施標(biāo)志著我國(guó)井下定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備水平再上新臺(tái)階。

其主要?jiǎng)?chuàng)新成果包括：研制了可實(shí)現(xiàn)回轉(zhuǎn)、滑動(dòng)定向、復(fù)合傾角控制、復(fù)合側(cè)鉆分支以及正反扭轉(zhuǎn)等多種鉆進(jìn)工藝的ZDY15000LD型定向鉆進(jìn)裝備；研制了Φ89mm高強(qiáng)度內(nèi)外平大通孔定向鉆桿，顯著降低了鉆柱內(nèi)沖洗液的沿程流動(dòng)阻力，開發(fā)了無磁鋼鉆桿螺紋離子滲氮與摩擦焊接工藝，實(shí)現(xiàn)了Ф89mm無磁鋼鉆桿承載12000N?m不粘扣，抗扭超過36000N?m；研制了適用于井下超長(zhǎng)定向鉆孔施工的泥漿脈沖無線隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了隨鉆測(cè)量信號(hào)連續(xù)480小時(shí)的可靠傳輸；開發(fā)了基于近水平超長(zhǎng)鉆具正反扭轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)、螺桿鉆具水力加壓鉆進(jìn)技術(shù)、復(fù)合回轉(zhuǎn)傾角控制及側(cè)鉆分支技術(shù)的順煤層超長(zhǎng)定向鉆孔成孔工藝。在神東保德煤礦的工業(yè)性試驗(yàn)中，成功實(shí)施了3353m的順煤層超長(zhǎng)定向鉆孔，貫穿點(diǎn)中靶坐標(biāo)左右偏差小于1.5‰、上下偏差小于0.15‰。項(xiàng)目成果在淮南、淮北、晉城等多個(gè)礦區(qū)成功推廣應(yīng)用。

二、西部礦區(qū)煤層采動(dòng)頂板涌水動(dòng)力學(xué)機(jī)制及水害防控關(guān)鍵技術(shù)

主要針對(duì)我國(guó)西部煤礦區(qū)頂板涌水量預(yù)測(cè)精度不足、疏放水工程設(shè)計(jì)有待優(yōu)化等問題，依托國(guó)家自然科學(xué)基金、陜西省自然科學(xué)基金等項(xiàng)目，深入開展采動(dòng)頂板涌水機(jī)理、頂板疏放水安全殘余水頭等理論研究，并結(jié)合礦井涌水量預(yù)測(cè)、頂板水控制疏放等現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用開展實(shí)證研究取得的研究成果，對(duì)推動(dòng)我國(guó)西部煤礦區(qū)頂板水害防治技術(shù)的進(jìn)步具有重要意義。

其主要?jiǎng)?chuàng)新成果包括：揭示了煤層采動(dòng)卸壓涌水過程的動(dòng)力學(xué)機(jī)制，創(chuàng)建了鉆孔疏放水和采空區(qū)涌水動(dòng)力系統(tǒng)模型，定量刻畫了鉆孔主動(dòng)卸壓涌水隨時(shí)間的衰減過程，以及采空區(qū)被動(dòng)卸壓涌水隨工作面推采的動(dòng)態(tài)變化過程；研發(fā)了采煤工作面涌水量多階動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)技術(shù)，包括工作面涌水量采前快速預(yù)測(cè)方法、采中動(dòng)態(tài)校正方法，實(shí)現(xiàn)了工作面推采過程采空區(qū)峰值涌水量、動(dòng)態(tài)穩(wěn)定涌水量及發(fā)生位置的定量計(jì)算，預(yù)測(cè)精度顯著提高；提出了基于多目標(biāo)非線性模型的頂板水控制疏放技術(shù)，包括頂板最優(yōu)安全殘余水頭優(yōu)化模型，疏放水量和疏放時(shí)間優(yōu)化計(jì)算方法，以及鉆場(chǎng)內(nèi)鉆孔優(yōu)化布孔模式和鉆場(chǎng)間距優(yōu)化確定方法，節(jié)省了鉆探工程量，縮短了疏放水工期；建立了“系統(tǒng)解析→動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)→分區(qū)防控→控制疏放”的礦井水害綜合防控體系。成果在寧夏紅柳煤礦、陜西錦界煤礦、哈拉溝煤礦等進(jìn)行了應(yīng)用。

三、煤礦井下堅(jiān)硬頂板強(qiáng)礦壓災(zāi)害定向長(zhǎng)鉆孔分段水力壓裂超前防治技術(shù)及裝備

為緩解和控制煤礦綜采工作面強(qiáng)礦壓顯現(xiàn)難題，針對(duì)短鉆孔水力壓裂、井下爆破等傳統(tǒng)防治手段的不足，創(chuàng)新提出采用井下長(zhǎng)鉆孔分段水力壓裂實(shí)現(xiàn)工作面強(qiáng)礦壓災(zāi)害超前、精準(zhǔn)、區(qū)域防治的新方法。

其主要?jiǎng)?chuàng)新成果包括：首創(chuàng)了煤礦堅(jiān)硬頂板定向長(zhǎng)鉆孔裸眼分段水力壓裂技術(shù)，開展了頂板壓裂目標(biāo)層優(yōu)選、定向長(zhǎng)鉆孔布置方式和壓裂參數(shù)的研究；研發(fā)了煤礦井下水平定向長(zhǎng)鉆孔的多點(diǎn)拖動(dòng)式裸眼分段壓裂成套裝備，包括裸眼鉆孔密封、定壓壓裂、可控安全分離和裸眼鉆孔清洗等適用于堅(jiān)硬頂板分段水力壓裂的關(guān)鍵裝置；研發(fā)了煤層堅(jiān)硬頂板分段水力壓裂效果立體綜合監(jiān)測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了多方位監(jiān)測(cè)壓裂裂縫在目標(biāo)層中的展布方位和形態(tài)等特征。項(xiàng)目成果在布爾臺(tái)、保德、榆家梁和石圪臺(tái)等特大型煤礦成功應(yīng)用。