突出煤層深鉆孔施工技術探討

摘 要：隨著我國經濟的不斷發展，企業在發展過程中對于煤炭資源的需求量也在不斷增加，這就為煤炭企業的發展帶來了前所未有的機遇與挑戰，煤礦開采企業在改革發展的過程中，同樣面臨著一系列的問題。本文將結合某煤礦的開采實例，通過對煤層開采過程中的打鉆難點進行分析研究，從煤炭開采過程中的施工效果、鉆進速度、給進壓力、工程排渣、以及施工前的穩鉆等方面的內容，對突出煤層深鉆孔的施工技術進行簡單的分析、探討。

關鍵詞：開采實例 煤層 鉆孔 施工技術

一、開采實例的概況

1520工作面位于某煤礦的21開采區南面，該工作面的西南部為F210斷層的保護煤柱，北面為該采區的3條上山路，東面為另一個工作面的采空區。該工作面的長度為220米、標高為負140米到150米、其傾斜長度為106米。此工作面的煤源為優質無煙煤，它的質地較脆，具有玻璃光澤，一般以黑色塊狀出現，其主要供應對象為工業生產，該工作面的斷口為貝殼狀，且在煤層的下方含有一層夾矸。

二、突出煤層在打鉆過程中的主要難點

所謂的突出煤層其實就是松軟煤層，在對其進行打鉆的過程中，主要的施工難點就是卡鉆、堵孔、塌孔、噴孔，這些情況經常出現在對松軟煤層進行打鉆的過程中。情況嚴重的就會頻繁的出現這些問題，最終導致煤層的打鉆無法深入，甚至出現卡鉆的現象。在對煤層進行鉆孔的過程中，如果出現卡鉆的現象，就不能對其進行繼續鉆進否則就有可能失去鉆桿，造成難以打撈或無法打撈的情況出現，給煤炭的開采工作造成巨大的負面影響。

（一）卡鉆與噴孔的原因

鉆孔噴孔是在對煤層進行鉆孔時最常見的動力現象之一，此類現象與瓦斯突出或煤突出相類似。產生此類現象的主要原因就是軟煤、應力集中、高壓瓦斯等因素結合在一起綜合作用的結果。

當鉆孔的深度進入到軟煤分層時，鉆頭的旋轉與切削都會對軟煤層產生一定的破碎力和沖擊力，這種力量會讓煤體粉碎、破碎，粉碎以及破碎后的煤體就會立即出現瓦斯解吸。當鉆孔附近的煤體出現快速的瓦斯解吸時，進入到鉆孔中的瓦斯量就會比鉆孔中瓦斯的正常值高出幾倍，甚至幾十倍，這就會增加鉆孔前、后方的瓦斯梯度，最終導致鉆孔中出現較為明顯的瓦斯激流。煤層在承受瓦斯激流對煤激流沖擊時，煤粒會一邊運動一邊發生粉化作用，同時還會鉆孔的附近蔓延，增加其影響范圍。由于鉆孔的孔徑較小以及堵孔現象的出現，被粉化后的煤粒以及瓦斯激流不能順利的從鉆孔中向外流出，最后就會形成噴孔。

還有一種噴孔的形成是因為煤層中有水，鉆頭在向煤層進行切削時，產生的煤粉不能順利的排出孔外，最后形成孔內堵塞。在鉆孔的淺部（即10到20厘米之間）出現堵孔現象，一般都是由于鉆孔的排渣不力、風壓不夠或打鉆風量不足所造成的。堵孔現象會使鉆孔前、后方及其附近的瓦斯不能得到及時的排出，當孔內的瓦斯不斷涌出時，孔內外就會形成較大的壓力梯度，當這種壓力差達到一定的極限時，就會出現噴孔的現象。

噴孔與卡鉆幾乎是聯系在一起同時發生的現象，當煤層發生噴孔時，如果沒有及時退出鉆桿，破碎的煤體就會將鉆頭和鉆桿箍緊。還有一些情況就是鉆孔內出現堵孔或塌孔時，就容易出現孔內的積塵增多或排渣不力的現象，此時如果繼續對其進行鉆進，那么堵孔或塌孔的范圍就會不斷擴大，最終就會導致鉆頭與鉆機被箍緊，使得鉆頭不能進退。

（二）對突出煤層進行深孔鉆施工的技術

1、穩固鉆機

為了在鉆孔的過程中保持鉆機的穩固，首先就必須根據施工設計的要求，將鉆機固定在相應的位置，并用墊木墊在其底部的實底上，同時還必須用立柱將鉆機牢固的控制在相應的位置，避免鉆機在鉆孔的過程中出現震動的情況。如果鉆機在鉆進的過程中出現閃動或擺動，那么就會使鉆孔偏離中心，削減其前進的能力、增加鉆桿前進時的阻力，造成孔壁的不平整。此外，這種情況的出現還會為堵孔以及塌孔的形成提供有利的條件。由此可見，在施工前對鉆機進行穩固是確保煤層鉆孔順利進行的關鍵環節。

2、鉆孔過程中的充分排渣

在對突出煤層進行鉆孔的過程中，排渣是否通暢對煤層的鉆孔是否成功有著直接的影響。如果煤孔的排渣不通暢，在鉆孔的過程中就會出現卡鉆以及堵孔的現象，且在鉆孔時由于摩擦生熱所產生的高溫會給煤礦的開采工作帶來極大的安全隱患。在對煤層進行鉆孔排渣時，滿足其排渣的條件主要有兩個方面：一方面是對鉆孔的過程進行規范操作。另一方面就是對鉆孔過程中的風量以及風壓進行控制。

3、鉆進速度以及給進壓力的掌握

每臺鉆機在被制造出來時，其給進壓力的范圍就已經被固定了，因此，在對不同的煤層段進行施工時，一定要對其給進壓力進行適當的控制。當鉆機的給進壓力突然升高時，就必須對其采取以下兩種措施：一種是停止鉆進工作，并對鉆孔進行壓風、排渣；另一種就是立即撤鉆或退鉆。

在對煤層進行鉆進的過程中，務必要對其鉆進的速度進行合理的控制，在對突出煤層進行鉆進時，對于鉆進速度的控制主要是減速。利用減速可以將鉆孔中的殘渣充分排出，這樣做不僅可以降低鉆孔中的沉渣量，而且還可以降低鉆孔過程中的給進壓力。所以，在對突出煤層進行鉆進時，一定要使其鉆進的速度小于硬煤的鉆進速度，在對鉆進速度進行記錄時，可以根據各條鉆桿的鉆進時間來對其進行計算。

（作者單位：義馬煤業集團孟津煤礦有限責任公司）

參考文獻：

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