厚煤層底板穿層鉆孔“鉆護(hù)一體”工藝研究

王華田

淮北礦業(yè)股份有限公司蘆嶺煤礦，中國(guó)·安徽 宿州 234113

1 調(diào)查研究

蘆嶺煤礦8、9煤層媒體極其松軟、破碎，在煤體內(nèi)施工鉆孔時(shí)，由于鉆孔塌孔、堵孔等問(wèn)題，鉆孔的篩管下放率及封孔質(zhì)量達(dá)不到要求，導(dǎo)致瓦斯抽采效果差，不利于工作面瓦斯防治。此外，采用傳統(tǒng)提鉆后下篩管，易出現(xiàn)鉆孔滯后噴孔傷人事故。

為解決厚煤層底板穿層鉆孔“管到位”難及下篩管滯后噴孔傷人的問(wèn)題，通過(guò)在地面集中討論與井下現(xiàn)場(chǎng)調(diào)查的方式，決定在Ⅱ848區(qū)段試用底板穿層鉆孔“鉆護(hù)一體”工藝，進(jìn)行分析，找出存在問(wèn)題，制定解決方案，并進(jìn)行推廣、使用。

2 煤礦厚煤層開(kāi)采方法選擇原則

目前，常用的煤炭開(kāi)采厚煤層開(kāi)采技術(shù)主要有切片開(kāi)采技術(shù)、頂煤開(kāi)采技術(shù)和大采高開(kāi)采技術(shù)等，根據(jù)不同厚煤層的條件選擇的開(kāi)采技術(shù)方法不同。可以說(shuō)，當(dāng)前煤礦對(duì)厚煤層的開(kāi)采方式的選擇是基于一定的原則。如果違背以前的原則選擇開(kāi)采技術(shù)，厚煤開(kāi)采的安全性就會(huì)降低，開(kāi)采技術(shù)就會(huì)出現(xiàn)更多的問(wèn)題。目前，不同開(kāi)采技術(shù)在使用中應(yīng)遵循的原則是：采煤需要考慮厚煤層的實(shí)際情況，根據(jù)礦區(qū)瓦斯含量、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等問(wèn)題，也要求能夠分析影響采煤效率的影響因素，如以分層開(kāi)采技術(shù)為例，其使用條件較為廣泛，但需要鋪設(shè)假頂板，需要大量人力和物質(zhì)資源。因此，在選擇采礦技術(shù)時(shí)，還需要兼顧經(jīng)濟(jì)效益，避免前期投入較多造成的性?xún)r(jià)比低的問(wèn)題。

3 實(shí)驗(yàn)及總結(jié)

3.1 試驗(yàn)情況

II848區(qū)段開(kāi)始試用“鉆護(hù)一體工藝”，試用工作主要分兩個(gè)階段。

第一階段：在鉆孔下篩管困難的鉆機(jī)，采用常規(guī)鉆頭施工到頂或見(jiàn)煤點(diǎn)更換開(kāi)閉式鉆頭考察懸掛器適用各類(lèi)角度的懸掛效果、懸掛最佳層位，1.5米一根的篩管應(yīng)用范圍。

第二階段：全區(qū)段采用開(kāi)閉式鉆頭一次穿煤到頂，考察鉆頭強(qiáng)度、鉆頭受壓后打開(kāi)情況、懸掛器的懸掛效果以及篩管的應(yīng)用范圍。

從10月26日早班到10月31日夜班，II848區(qū)段試用“鉆護(hù)一體”工藝鉆孔16個(gè)，成功實(shí)現(xiàn)孔內(nèi)下篩管鉆孔12個(gè)，成功率75%。

3.2 存在問(wèn)題及效果分析

①目前使用的1.5米長(zhǎng)篩管最大使用鉆孔角度為73°，不能適用更大角度的鉆孔，實(shí)現(xiàn)所有鉆孔使用“鉆護(hù)一體工藝”。主要原因?yàn)槭芟锏老拗疲Y管下設(shè)必須從鉆機(jī)盒箱后下設(shè)，巷道空間不夠。

②懸掛器懸掛成功率僅75%，下設(shè)不成功后期補(bǔ)下篩管風(fēng)險(xiǎn)值大。懸掛器掛不住主要有以下幾種情況：

A.懸掛器成功在孔內(nèi)打開(kāi)，但由于孔壁光滑或煤巖松軟掛不住，懸掛器隨鉆頭拉出孔外，或不能掛在目標(biāo)層位，造成下篩管失敗。

B.開(kāi)閉式鉆頭受壓變形、巖粉堵塞造成鉆頭打不開(kāi)；鉆頭打開(kāi)難度大，使用大力氣往復(fù)下篩管時(shí)造成篩管母絲斷裂，篩管從中間斷開(kāi)。

C.篩管續(xù)到位后，懸掛器掛住。在退鉆過(guò)程中鉆桿將篩管拖出預(yù)定位置。

③尤其是大角度鉆孔，下設(shè)篩管空間小、篩管自重僅靠職工手托和人工上絲，勞動(dòng)強(qiáng)度大。

“鉆護(hù)一體工藝”在孔內(nèi)下篩管尤其是在噴孔風(fēng)險(xiǎn)比較大、孔內(nèi)有水的復(fù)雜鉆孔，能夠解決滯后噴孔傷人、篩管下設(shè)難的問(wèn)題。在試用過(guò)程中有50%的鉆孔，一次下管成功效果較好。25%的鉆孔下設(shè)過(guò)程遇到一些問(wèn)題，通過(guò)采取措施，實(shí)現(xiàn)成功下管。25%的鉆孔沒(méi)有下管成功，有瓦斯地質(zhì)因素、也有人員操作原因。預(yù)計(jì)通過(guò)規(guī)范操作，成功率將會(huì)有所提高。

4 總結(jié)、推廣及使用

4.1 試驗(yàn)情況總結(jié)

通過(guò)試用，總結(jié)“鉆護(hù)一體工藝”使用期間有以下幾點(diǎn)注意事項(xiàng)。

①下鉆前，檢查開(kāi)閉式鉆頭完好和開(kāi)閉情況，確保靈敏可靠。檢查篩管完好情況，挑出絲扣不好和有傷的篩管；檢查懸掛器的開(kāi)閉性能符合要求。

②打鉆期間，供風(fēng)、水時(shí)不要一次性將供風(fēng)、供水閥門(mén)一次打開(kāi)，防止風(fēng)壓、水壓過(guò)大，造成開(kāi)閉式鉆頭誤打開(kāi)。打鉆進(jìn)尺壓力要控制在6Mpa以下，防止壓力過(guò)大造成開(kāi)閉式鉆頭損壞打不開(kāi)。

③鉆孔要施工到煤層頂板中，根據(jù)排渣判別巖性，最好施工到軟巖和硬巖的交界面以上，鉆孔應(yīng)施工至煤層頂板不低于5米。

④鉆孔施工到位后，對(duì)鉆孔進(jìn)行來(lái)回疏通，確保后路通暢、不憋壓。使用壓風(fēng)冷卻鉆頭。將鉆桿提至煤層頂板1米給懸掛器留足打開(kāi)空間后開(kāi)始下篩管。

⑤下設(shè)篩管期間，篩管的每一節(jié)絲扣要上滿(mǎn)。延篩管軸線方向送入鉆桿，不得徑向折彎以避免篩管損傷。

⑥懸掛器到達(dá)開(kāi)閉式鉆頭時(shí)，往復(fù)勻力抵開(kāi)鉆頭，防止力氣過(guò)大拉扯造成篩管損傷，中間脫落。

⑦懸掛器打開(kāi)后依次送到孔底，緩慢向外拉。如果預(yù)定位置沒(méi)有掛住，可以往復(fù)抽、拉，直至懸掛器掛住。

⑧懸掛器掛住后，向外退鉆。在退出煤層前，孔內(nèi)的鉆桿不得轉(zhuǎn)動(dòng)，卸鉆桿采用人工手?jǐn)Q。退出煤層后，鉆桿可以適度旋轉(zhuǎn)，但要控制轉(zhuǎn)速。

⑨拔鉆期間，出現(xiàn)篩管脫落，要及時(shí)停止作業(yè)，分析原因。同時(shí)可以人工推送補(bǔ)救。

4.2 改進(jìn)及建議

①建議購(gòu)進(jìn)一部分1米長(zhǎng)一根的篩管，提高“鉆護(hù)一體工藝”的適用性。

②開(kāi)閉式鉆頭的相較于通用鉆頭受其功用性能影響，強(qiáng)度略有點(diǎn)弱，預(yù)計(jì)鉆頭消耗量會(huì)增加，我們已經(jīng)向供貨廠家反映，希望能夠提高強(qiáng)度。

4.3 推廣及使用

目前，仍在Ⅱ848區(qū)段試用“鉆護(hù)一體”工藝，通過(guò)分析，總結(jié)，并不斷完善，形成、固化“鉆護(hù)一體”工藝施工標(biāo)準(zhǔn)。12月1日，在Ⅱ848區(qū)段推廣使用厚煤層底板孔“鉆護(hù)一體”工藝。

5 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，中國(guó)煤炭開(kāi)采業(yè)近年來(lái)得到了顯著發(fā)展，煤炭開(kāi)采效率也得到了提高。 在中國(guó)現(xiàn)有的煤礦資源中，厚煤層的儲(chǔ)煤能力占整個(gè)煤炭資源的一半。因此，厚煤層采煤技術(shù)的探索和研究對(duì)中國(guó)經(jīng)濟(jì)建設(shè)和社會(huì)發(fā)展具有重要意義。由于煤炭資源分布的客觀性，目前厚煤層的開(kāi)采技術(shù)已經(jīng)多樣化，厚煤層不同地質(zhì)條件下的開(kāi)采方法和技術(shù)也不同。