中煤科工集团重庆研究院的科研人员在矿井下做试验。 （受访者供图）

瓦斯被称作“煤矿第一杀手”，准确测定煤层瓦斯含量，不仅能有效控制瓦斯事故，还能高效开发煤气资源。

在国家自然科学基金重点项目、国家“十二五”科技支撑计划项目、重庆市科委项目等支持下，中煤科工集团重庆研究院有限公司（以下简称“煤科院”）历时10余年研发“煤层瓦斯含量井下直接测定技术及装备”，研究成果达到国际领先水平，被广泛应用到全国各地的矿井和瓦斯隧道中。

为此，在前不久揭晓的2017年度重庆市科技成果奖励名单中，该项目获得了重庆市科技进步奖一等奖。

解决“测不准、测不深、测不快”的难题

瓦斯又称为煤层气，是一种非常规天然气资源，我国埋深在2000米以浅的煤层气蕴藏量为36.8万亿立方米，非常丰富。

不过，瓦斯容易造成煤矿事故，在2006年该项目立项以前，我国瓦斯事故造成的年死亡人数达到2000多人，占一次死亡百人以上煤矿事故的92%。

一直以来，我国都高度重视瓦斯事故的预防及瓦斯资源的抽采利用。而准确测定瓦斯含量是有效控制瓦斯事故、高效开发煤层气资源的基础。

“过去的技术存在‘测不准、测不深、测不快’三大问题。”项目负责人胡千庭介绍，测定瓦斯含量有直接法和间接法两种，直接法就是钻孔取样直接测定瓦斯含量，以前这种方法的测定时间在一周左右，测定误差仅能控制在30%以内，从专业角度来看测定存在较大误差；间接法测定一个数据要花30天以上，又无法实现快速测定。而且，这两种测定方法的测定深度都小于50米，随着煤矿开采往深处发展，也越来越不能满足现实需要。

为此，2006年，煤科院启动了“煤层瓦斯含量井下直接测定技术及装备”研究，目的就是准确掌握煤层瓦斯灾害的严重程度，确定是否需要瓦斯抽采，以及评判瓦斯抽采效果是否达标，保证能够实现“测得准、测得深、测得快”。

在超过40℃的井下呆18个小时做试验

由煤科院研究的测定技术及装备是怎样解决上述难题的？

“我们仍然采用的是直接法，但跟过去有所不同。”胡千庭表示，从煤层条件来看，硬煤比较好取样，但软煤就难以取样。为此，他们发明了适用于软煤的正负压联合栓流定点取样装置成孔工艺，用螺旋异形钻杆压风排渣工艺及大功率高转速钻机具施工钻孔取样，让取样深度由过去的50米提高至120米，而且取样时间从过去的40分钟大幅缩短至2分钟。

取样过程中的瓦斯损失量是造成测定误差的根源所在。为此，他们发明了适用于硬煤的风水联动低损失量取样装置及取样方法，提升了取样的成功率，也避免了取样过程中因摩擦产生热量，显著降低了瓦斯损失量。

在上述取样工艺基础上再通过构建瓦斯损失量高精度补偿模型，准确推算瓦斯损失量使瓦斯测定的误差从原来的30%以内大幅缩减至7%以内。

取得这样的成果，并非易事。研究过程中，他们经常和矿工一样，到矿井下去做试验，最长一次在井下一呆就是18个小时。不论冬夏，井下温度都超过40℃，他们依然坚持在一线做试验。

艰辛和努力，换来了8项国家发明专利，2项软件著作权，3部编著。经鲜学福、彭苏萍、袁亮等院士评定，该项目成果达到国际领先水平。

产品应用到全国85%的高瓦斯突出矿井

该项目成果被原国家安监总局作为先进适用技术推广，并被《煤矿安全规程》《防治煤与瓦斯突出规定》《煤矿瓦斯抽采基本指标》《煤矿瓦斯等级鉴定暂行办法》等行业法规采纳。

自2008年以来，其相关产品已经应用到全国700多对矿井，技术应用到全国500多对矿井和47条瓦斯隧道，市场份额占85%。

“重庆所有矿井都应用了我们的技术。”胡千庭说，这让煤科院实现产品创收1.6亿元、技术创收3.2亿元，提升了应用单位的瓦斯隐患排查能力和措施效果评价的可靠性，使其工作面瓦斯超限次数降低37%-80%，促进了瓦斯抽采利用及矿井安全生产，矿井采掘效率提高10%-20%，也产生了明显的经济效益。

“不仅是‘测得准、测得深、测得快’，目前我们还在做进一步研究，对产品及技术做改进。”胡千庭表示，一方面是原位测定，也就是说，不用取样出来，直接就在煤层中测定；另一方面是降低成本，减少瓦斯测定的辅助工程，普通工人经过培训就可以操作设备测定瓦斯含量，让煤矿企业“测得起”。