定向長鉆孔高效成孔技術在煤礦瓦斯抽采中的應用

李磊

摘 要：文中深入分析了煤礦瓦斯抽采定向長鉆孔高效成孔工藝所具備的優越性，并進一步探討了煤礦瓦斯抽采定向長鉆孔高效成孔工藝所應注意的事項，旨在通過本文的分析與研究，能夠為煤礦瓦斯抽采作業技術的愈加完善，做出自己應有的貢獻。

關鍵詞：煤礦；瓦斯抽采；定向長鉆孔

在煤礦開采過程中，進行煤礦井下瓦斯的治理，是確保煤礦開采安全的前提工作?，F階段，采用鉆孔技術，進行煤礦井下瓦斯的抽采作業極為普遍，且依照成孔位置的差異，可將瓦斯抽采鉆孔劃分成本煤層鉆孔、高位鉆孔以及穿層鉆孔等方式。而由此衍生出的定向長鉆孔高效成孔工藝，更是促使瓦斯抽采作業更加的高效及完善，同時，由此也促使此種工藝技術在現階段的煤礦瓦斯抽采中得以普及。因而，對其進行細致且深入的分析與探討，便具有極為重要的現實價值與意義。

1 煤礦瓦斯抽采定向長鉆孔工藝的優勢分析

1.1 定向長鉆孔工藝的優勢

首先，定向長鉆孔工藝具有極強的瓦斯抽采能力。根據現階段煤礦行業所進行的煤礦瓦斯治理措施分析，應用定向長鉆孔工藝后，其單孔平均流量較穿層鉆孔工藝提升近50倍，而百米鉆孔瓦斯平均流量也有近9倍的差距。并且，利用定向長鉆孔工藝進行瓦斯抽采時，瓦斯抽采濃度可由原來的40%，提升至95%左右，并能夠持續保持濃度≥80%，穿層鉆孔的效率提升了兩倍。其次，利用定向長鉆孔工藝，還能夠對煤礦井下的地質情況做出精確勘探，由此確定煤層頂、底板以及斷層等位置及具體情況，這對于煤礦井下作業環境的勘察與方案的制定極為重要。而且，與傳統的穿層鉆孔工藝相比定向長鉆孔工藝具有較高的環境適應能力，能夠有效避免空間及時間等因素的制約。再次，定向長鉆孔工藝技術的應用，將有效避免因抽采區域及范圍的限定，而造成的盲區出現情況。通常情況下，定向長鉆孔工藝可進行分支技術的拓展應用，既能促使煤層的透氣效果顯著增強，又能有效提升瓦斯的抽采效果，進而促進煤礦井下作業效率的全面提升。同時，由于此種技術的應用，也間接的降低了大直徑鉆孔對煤層穩定性的破壞程度，這無疑是提升井下人員作業安全的有效措施。最后，通過定向長鉆孔工藝技術的應用，能夠有效提升各類設備儀器等在井下作業的應用程度，使受環境及溫濕度影響較大的儀器與設備等，能夠在煤礦井下作業中趨于安全及穩定。

1.2 定向長鉆孔高效成孔工藝分析

首先，鉆孔的設置條件。作為煤礦井下瓦斯抽采的關鍵性技術工藝形式，定向長鉆孔技術對鉆孔的設置合理性要求較高。通常情況下，在實際施工作業過程中，對于鉆孔設置的要求因素可大致劃分成兩點：其一，在布孔層位設定時，盡可能選取地層裂縫位置及中硬巖層。其中，地層裂縫帶在選取時，應盡量控制在中上部為宜，如此不僅能確保瓦斯抽采濃度及抽采量的提升，更能夠避免因巖層移動而中斷瓦斯抽采作業。其二，在布孔層位設定時，若鉆孔設定在煤層傾斜位置處，則操作人員應著重分析開采位置的通風效果及瓦斯的流動性，以便促進瓦斯抽采效率的進一步提升。

其次，鉆機設備的選取特點?，F階段，由西安煤科院所研制的型號為ZDY6000LD型鉆機，是煤礦井下瓦斯抽采工序中，應用最為普遍的鉆機型號之一。其重量可達到10噸，最大鉆孔深度可達1km，鉆孔角度在-10°～20°范圍內。同時，其電動機功率為90kw，為轉速偏低且扭矩較大的鉆機類型。而此方面特點，也促使其不僅能夠應用孔口回轉方式，進行較大直徑的長鉆孔作業，更能通過孔底動力隨鉆傾斜方式，來進行煤層的定向長鉆孔施工作業。

2 定向長鉆孔高效成孔工藝操作要點

2.1 組合鉆具所具備的特性

作為水平長鉆孔作業過程中最常應用到的工具，穩定組合鉆具及螺桿馬達的搭配應用，為定向鉆孔的成孔工藝帶來了極大的促進與幫助。尤其是穩定組合鉆具，不僅具有極為輕巧的結構與極好的運作性能，更在進行介質的沖洗環節中，能夠節省下較大的投入成本，這也使得穩定組合鉆具在我國現階段的煤礦企業中被廣泛應用。與此同時，孔底穩定組合鉆具也是與其相對應的高應用率鉆具設備之一，其所具備的優勢主要在于：對穩定器及鉆桿匹配角度上的給進力與離心力方面的操作。在對本煤層中厚煤層所進行的瓦斯抽采及鉆孔作業時，既能夠促進瓦斯抽采效率的提升，又能由此顯著的降低投入成本，進而促使煤礦井下瓦斯抽采作業的功效顯著增強。

2.2 千米鉆機瓦斯抽采施工要點

首先，開孔作業要點。應確保在煤礦鉆場內及回風流的瓦斯濃度<0.5%時，才能進行開孔作業。并且，確保供水、供電環節不存在安全隱患，排水、排渣以及應急避災線路保持暢通。而在施工前期所進行的應急預案設定，以及安全隱患排除等工作，也需在此之前做好準備工作。在開孔時，應優先應用φ96mm的PDC鉆頭，采用回轉鉆進的方式進行作業，直至鉆進長度達到12m后方可提鉆，并應用φ153mm的復合片擴孔鉆頭，進行后續的擴孔作業，并要確保在擴孔達到一定距離后，對孔洞進行清理作業，且在后期進行排水與排渣管道嚴密性的檢查等工作。唯有如此，才能確保開孔作業的完善性與安全性標準達成，也才能避免瓦斯抽采環節中瓦斯和水溢出現象的發生。

其次，鉆進作業要點。在鉆進作業前期，應對相關設備、儀器以及工器具等進行細致的檢查，以此確保鉆進工序的連續性和安全性。開新孔前，應確保在鉆具組合完畢后，且在下入馬達作業前，應保持馬達頭部朝向正上方，如此便可防止鉆具出現回轉現象。在鉆進過程中，既要時刻確保鉆壓的穩定性，又要對工作面進行實時的修正與調整，對于加壓及減壓作業要做到連續，避免跳躍式加壓。此外，水壓的高低也是鉆進打孔過程中所應著重注意的部分，對此，應在鉆進環節中應用氣水分離設備，在進行抽采的同時，同步實施鉆進作業，以此在確保施工連續作業的基礎上，保障瓦斯抽采作業的效率得以提升。

3 結語

綜上所述，在煤礦瓦斯抽采環節中，應用定向長鉆孔高效成孔工藝，不僅能夠顯著提升瓦斯抽采的效率，更能有效的降低施工投入成本，進而在節約成本的基礎上，為煤礦瓦斯抽采技術的完善，做出必要的促進與推動。

參考文獻：

[1]程效明.定向長鉆孔預抽放技術研究[J].山東煤炭科技，2011，（1）：160，162.