煤矿智能化背景下浅谈瓦斯抽放定向长钻孔施工消耗量定额的编制

摘要：在煤矿智能化建设持续推进的背景下，瓦斯抽放定向长钻孔作为井下瓦斯治理的重要手段，其施工效率和资源使用情况成为煤矿安全生产管理的关键因素。科学编制施工消耗量定额，有助于实现定向钻孔施工的精细化、可控化和成本最优化。本文围绕智能化条件下的施工特点，深入分析影响定额的主要因素，提出一套具有针对性的定额编制思路，以期为煤矿现代化管理提供实践支撑与理论参考。

关键词：煤矿智能化；瓦斯抽放；定额编制

一、瓦斯抽放定向长钻孔施工特性分析

（一）智能化背景下施工工艺流程的演化特征

煤矿智能化建设提升了钻孔施工的整体技术水平，推动工艺流程由传统机械操作向自动控制、远程操控和数据监测等多维转型。钻机集成高精度定位、压力调控和轨迹导航系统后，钻孔精度显著提升，偏孔率与返工率显著下降。同时，施工参数如钻压、进尺速度、泵送流量等均可在操作台同步反馈与修正，使作业人员在掌控工况的同时实现施工效能最大化。此外，井下作业安全风险因智能感知系统的部署而得以有效识别与规避。整套工艺流程的智能升级为科学编制资源消耗定额奠定了坚实基础。

（二）施工消耗构成的多维要素关系辨析

瓦斯抽放定向长钻孔施工涉及大量物资、人力、时间和能源等多种资源的消耗，构成较为复杂。硬件方面包括钻头、钻杆、水泵、接头、导向仪器等磨损品与耗材；能源方面包括电力、润滑油和冷却水；人力方面涵盖操作人员、机修人员、辅助运输人员等的工时投入；信息化支持系统运行与维护也是重要构成要素。施工现场的地质条件、钻孔长度、设计轨迹复杂度等因素也决定了消耗基数与变化范围。因此，消耗定额的制定需融合多维变量，并辅以数据统计与经验校核，保障指标的合理性与动态适应性。

（三）现行定额体系在实际应用中的缺陷体现

多数煤矿企业仍采用经验法或定性估算法制定钻孔施工定额，难以适应当前智能化水平的发展需求。在未充分考虑地质异质性、装备性能差异与信息系统负荷等关键变量的前提下，定额往往失真，造成计划执行偏差和预算管理失控。部分定额指标仍停留在传统机械化施工背景下，未引入新技术所带来的施工效率提升与资源节约效应，造成资源配置滞后或冗余。此外，缺乏统一的动态修订机制使得定额长期不更新，数据老化，难以反映新工况下的实际消耗，影响施工组织与成本控制的科学决策基础。

二、瓦斯抽放定向长钻孔施工消耗量定额的科学编制路径

（一）基于施工全过程的动态数据采集机制构建

为保障定额编制工作的科学性与适应性，必须构建覆盖钻孔施工全过程的动态数据采集体系。该体系需围绕钻孔设计、设备参数、材料消耗、作业时间等核心指标设置数据采集点，利用压力传感器、流量计、轨迹检测模块等传感设备对施工状态进行实时监控。同时，所有数据应通过物联网平台汇聚至数据中心，并进行结构化存储与初步筛选，确保原始数据的真实性与完整性。通过长期积累形成的多维数据库，可支持不同钻孔类型、不同地质条件下的消耗模型训练和参数调整。数据还可用于比对分析、趋势预测和异常检测，为定额体系提供量化支撑。数据采集系统的标准化与自动化将成为煤矿定额编制精细化管理的重要基础设施组成，提升整体施工效能与资源利用率。

（二）面向多样地质条件的定额分层分类建模方法

由于煤层赋存条件差异显著，施工中资源消耗异质性高，单一指标体系难覆盖实际场景，故构建以地质属性为基础的定额分层分类模型来编制消耗量定额：先依据煤层厚度、围岩硬度、含瓦斯量、节理发育程度等参数，建立地质工况分类体系；再结合各类地质条件下的历史施工数据，利用聚类算法和回归分析模型提取定额敏感因子，形成结构化指标体系，且模型可自学习更新，随数据积累优化预测能力；同时，在管理平台可视化呈现不同类别地质条件对应的定额标准，便于工程项目选型与施工前估算，还引入模糊综合评价法量化地质条件复杂程度，将定额标准与动态施工参数关联，实现资源消耗定额的精准匹配与实时调整，以此通过分层分类建模，构建更精准、响应灵活的定额标准体系，满足多场景多工况下资源配置差异化需求，完成消耗量定额编制。

（三）融合智能装备运行特性的指标体系优化

智能化装备已成为定向钻孔施工的核心组成部分，其运行状态直接决定施工效率与资源使用情况。为实现定额体系编制的智能化，需充分纳入装备特性指标，将钻机功率、控制精度、导航响应频率、自动化程度、维修频次与维护成本等参数数字化录入系统，通过物联网技术实时采集智能设备运行数据；同时，将智能设备间协同效率，如钻机与导航系统的联动性、水泵与孔底压力感应系统的响应时间等评估维度转化为可量化指标，建立数据监测模型。针对不同品牌或型号智能装备实际消耗表现差异，运用大数据分析进行横向对比，建立装备能效基准库，结合施工场景构建动态评估算法。通过深度学习算法挖掘设备运行数据与消耗数据间的映射关系，搭建基于装备配置的消耗预测模型，并利用实时反馈数据自动修正模型参数，形成具有动态修正能力的智能化定额模型，使定额体系具备对复杂系统运行状态的实时感知与自适应调整能力，实现定额编制从经验驱动向数据智能驱动的转变。

（四）构建集成化信息平台支撑的定额管理系统

为实现定额管理的数字化与智能化升级，需构建涵盖数据采集、模型分析、标准制定与执行监控等功能的集成信息平台。该平台应具备多数据源接入能力，能实时对接井下作业系统、设备控制系统和生产调度系统，实现跨系统数据流协同。平台内嵌消耗分析模型与定额自动生成模块，管理者可根据不同施工任务一键调取匹配定额方案，并在施工中通过平台监控消耗偏差与计划执行情况。平台还应支持报表输出、图表可视化与报警提示功能，便于运营分析与管理决策。在平台建设过程中，应强化数据安全性、系统稳定性与扩展能力，确保系统在高强度作业环境中的可靠运行。通过该系统的应用，定额管理将从传统表格汇总走向实时动态管理，为资源优化配置与绩效评估提供强大技术支撑。

结束语：在煤矿智能化进程不断加快的背景下，瓦斯抽放定向长钻孔施工定额体系的构建需充分融入数据化、装备化与平台化理念。通过全过程数据采集、分类建模、设备指标整合与信息系统支撑，构建精准、科学、动态的定额标准体系，不仅能够提升施工效率与资源配置水平，也将推动煤矿安全管理水平迈上新台阶，为行业高质量发展提供有力支撑。

参考文献

[1]郑中君.智能化矿山建设对瓦斯抽采系统的技术要求分析[J].中国安全生产科学技术，2023，19（01）：112-117.

[2]高峰，胡志勇.基于数据驱动的煤矿瓦斯抽采长钻孔定额体系构建研究[J].煤矿现代化，2023，49（03）：98-103.