立足科研勇于开拓 持续创新共创佳绩——中国煤科西安研究院煤矿区钻探技术与装备创新团队

煤矿区钻探技术与装备创新团队

中国煤炭科工集团西安研究院成立于1956年5月，1965年8月整建制从北京迁到西安，现隶属于中国煤炭科工集团有限公司，为国务院国资委管理的大型科技型企业。

回首沧桑一甲子，辉煌已铸六十年。经过几代煤科人的不懈奋斗，西安研究院已发展成为煤炭行业唯一专门从事煤田地质与勘探的大型科技研发实体，是煤炭安全高效绿色开发地质保障技术、装备与工程领域具有突出综合优势的国家重点高新技术企业，为我国煤炭工业健康发展做出了卓越的贡献。

雄关漫道真如铁，而今迈步从头越。西安研究院钻探技术与装备研发中心成立于2008年，团队力求传承老一辈专家、学者的求实创新、敬业奉献精神，创新思维自主钻研核心专利技术，保障煤矿安全高效开采，始终立足煤矿安全高效开采地质保障的需求，致力于煤矿区地面与井下煤岩钻探理论研究、钻探装备研发、钻探仪器与工艺技术开发。团队先后获得全国青年文明号、全国煤炭行业青年文明号、陕西省科技系统共青团工作先进集体、中国煤炭科工集团青年文明号等荣誉。2020年荣获中国煤炭科工集团创新团队称号，2021年荣获中国煤炭工业协会科研创新团队称号。

团队成员合影

立足科研打造行业领军的攻关创新团队

团队现有成员57人，均具有研究生学历，其中博士研究生18人，成员专业涵盖矿产普查与勘探、矿山机械工程、地质工程、机械电子工程、测控技术与仪器等多个学科领域，经过多年发展，逐渐形成了以资深专家为技术引导，中青年专家为核心，青年技术人才为中坚力量，学科优势互补的高素质创新团队。

团队带头人姚克、郝世俊、李泉新等均为煤炭行业钻探工程领域的重要技术骨干和学科带头人，多年来团队坚持以科技为基础，以市场为导向，以客户为中心，以项目为载体，建立健全了内部管理机制和团队运行机制，明确创新研发是团队的主要任务，制定了增强团队合作动力、强化团队激励的诸多措施。团队以项目负责人为核心，健全完善科研创新活动管理体制，营造民主的学术氛围，创造宽松的学术环境，通过持续深抓学习力、凝聚力、执行力、创新力、沟通力、竞争力等“六个力”的措施，使每个成员明确团队的使命和责任，充分调动科研人员的积极性。团队同时建立高效的内部沟通渠道，创建随时随地进行沟通的软硬件平台，鼓励百花齐放、百家争鸣的思想碰撞，重视差异化的技术细节交流，充分挖掘团队成员的潜力和创造力。

团队先后承担或参与国家科技重大专项课题、国家重点研发计划项目、国家自然科学基金项目以及其他省部级以上科研项目或课题共68项。近10年获得省部级以上科技奖励累计44项，其中国家奖2项，省部级特等奖1项、一等奖6项，累计取得授权发明专利、实用新型专利、软件著作权等核心知识产权成果157项，主持修订行业标准6项、企业标准44项。团队整体创新能力与科研水平始终处于国际先进，国内领先水平。

传承钻探精神持续开展煤矿区钻探装备技术攻关

西安研究院自20世纪70年代开始从事地质勘探技术开发工作，依托国家“八五”科技重大专项研制出煤炭行业钻探工程领域的重要技术，培养锻炼出一批技术骨干和学科带头人。从国内煤炭系统首台全液压钻机开始，到井下常规钻进装备、定向钻进技术装备、地面钻进技术装备以及自动化智能化钻探技术装备等成功研制。

40余年的传承与沉淀，逐步形成了相对成熟的煤矿区钻探技术与装备体系。“十一五”期间，成功研发国内首台井下定向钻探装备，填补了领域空白，开发出具有自主产权的地面钻探特种装备及井下矿难地面应急救援技术，开创了煤层气井上下联合开发装备与工艺体系。“十二五”期间，团队成功研发井下大功率定向钻进技术与装备，创新井下瓦斯抽采、水害防治的定向钻进等工艺体系，改变了传统煤矿生产模式，达到国际领先水平。“十三五”期间，探索煤矿区钻探装备的智能化，装备整体技术水平得到进一步提升，煤矿区钻探工艺技术体系逐步完善。创新团队聚焦煤矿区钻探相关理论、关键装备和核心技术等瓶颈问题，通过系列攻关，形成一大批具有自主产权的技术成果，引领了我国煤矿区地质保障技术的发展进步，成为煤矿区钻探行业发展的一面旗帜。

煤层气井上下联合开发装备与工艺示意图

团队依托“十二五”国家科技重大专项课题，研发了煤矿井下大功率定向钻机、定向钻进用无线随钻测量装置等完备的井下大直径定向孔钻进系统装备，实现了井下随钻测量从“有线”到“无线”的跨越，解决了煤矿井下中硬煤岩层大直径定向长钻孔精准高效成孔难题。2014 年在山西晋城寺河煤矿创造了本煤层定向长钻孔1881米的孔深世界纪录，其后通过技术的不断迭代升级，先后于2017、2018 年多次刷新该项纪录，2019年在神东保德煤矿创造井下定向钻孔3353米孔深的世界纪录，实现了煤矿井下定向钻孔由1000米到3000米的重大突破。成果经中国煤炭工业协会鉴定整体达到国际领先水平，2021年入选国家第六批制造业单项冠军产品，被收录于《煤矿安全生产先进适用技术装备推广目录》(2017 年、2018年)，还先后荣获中国好设计银奖、中国工业大奖提名奖、中国煤炭工业协会科学技术奖、陕西省科学技术奖、绿色矿山产业联盟科学技术奖等奖项10余项。创新团队研发了满足狭窄井巷环境多工艺施工要求的中深孔定向钻进钻机与配套履带式泥浆泵车，开发出针对井下施工工艺的定向钻机液压系统，创新了具备输出参数自适应功能的履带式泥浆泵车，解决了煤矿井下受限环境下的钻探施工技术难题，项目成果达到国际先进水平。成果覆盖国内煤矿井下千米定向钻半数以上的市场份额，经济效益与社会效益都取得了优异成绩。

ZDY15000LD 型煤矿用履带式全液压坑道钻机

在国家重点研发计划项目及西安研究院自筹资金项目的支持下，针对煤矿顶底板水体疏放、底板隔水层加固改造等突出问题，通过装备研制、成孔工艺开发和注浆技术研究，形成了适合我国复杂地质条件的井下防治水定向钻进及注浆工艺体系，实现了煤矿水害超前、区域、精准防治。在赵固一矿底板注浆加固施工中首次应用并取得良好效果，综合成本显著降低，在桑树坪矿、红柳煤矿等多个矿井应用后得到了广泛好评。创新团队研发出适合井下复杂顶板煤岩层的大直径定向钻孔成孔技术及配套机具，开发了集科学设计、高效钻进、可靠成孔于一体的定向钻进技术体系，解决了复杂破碎煤岩层内安全可靠定向钻进与顶板岩层大直径成孔高效钻进难题，推动了以定向孔替代高抽巷的技术进步，瓦斯综合治理成本降低三分之二，效率提升三分之一，有效解决了抽掘采衔接失调的矛盾，为煤矿企业降本增效、保障从业人员安全起到了积极的推动作用，社会效益显著。

创新团队依托国家科技重大专项、国家重点研发计划项目，开发了专用特种设备与配套工艺，成功实现煤矿瓦斯井上下立体化联合抽采，推动了煤矿瓦斯规模化抽采。开发出井下矿难地面应急救援通道快速构建技术与装备，实现对井下被困人员的生命保障和安全营救。上述创新成果已经在8个国家矿山应急救援区域救援队进行了推广应用。相关工艺与设备在地面煤层气开发、煤矿瓦斯灾害地面防治、矿山灾害应急救援及地面工程钻井施工等领域有着广阔的应用前景。

车载钻机

坚持开拓创新引领煤矿区钻探装备技术发展

创新团队通过对煤矿井下碎软煤层定向钻进技术装备、硬岩高效定向钻进技术装备和灾害生命保障通道构建技术装备及配套工艺技术的拓展研究，为矿井瓦斯时空立体化抽采治理、瓦斯水害超前区域精准防治、矿井事故高效快速救援奠定坚实的基础。通过对导向钻进技术装备等自动化智能化钻进装备的深度开发，促进煤矿井下“机械化换人、自动化减人”目标的早日实现。

创新团队所取得的科研成果使国内煤矿区钻探相关领域在工艺设备方面取得突破进展，部分技术成果达到国际领先水平，打破了煤矿区高端钻探装备依赖进口的局面，提升了国产装备的综合国际竞争力，形成了集研发、制造、营销、服务为一体的煤矿区钻探技术与装备产业生态链，带动形成了数10亿规模的定向钻进装备生产与配套供应链。依托装备技术在全国各大矿区形成的示范应用，累计培训全国各大矿区定向钻进技术人员2万余人，为我国煤矿瓦斯高效抽采、水害防治以及煤矿井下地质保障技术的发展起到了引领和示范作用。

砥砺前行破万里，继往开来谱新篇。创新团队将通过对煤矿井下智能化钻进技术与装备的深度开发，以及对定向钻进技术与装备、地面煤层气开采装备、灾害救援技术与装备的进一步扩展完善，提高煤矿区钻探技术与装备整体水平，促进煤矿地质保障技术进步，为“智慧矿山”建设目标的早日实现提供必要的技术与装备保障。