王繼承

（寧夏煤炭科學(xué)技術(shù)研究所，寧夏 銀川 750000）

井下易燃?xì)怏w抽采是保證礦山開采安全前提條件，定向長鉆孔高效成孔技術(shù)是礦井易燃?xì)怏w抽采中常用的技術(shù)，根據(jù)布孔位置的不同，可分為成本礦層鉆孔、高位鉆孔、穿層鉆孔等多種形式，定向長鉆孔高效成孔技術(shù)可提升氣體抽采的安全性和高效性?；诖碎_展井下可燃?xì)怏w抽采定向長鉆孔高效成孔技術(shù)的研究就顯得尤為必要。

1 定向長鉆孔高效成孔技術(shù)的優(yōu)勢

提前做好井下易燃?xì)怏w開采及氣體泄漏治理措施，是保證煤礦開采安全性的重要工作。應(yīng)用定向長鉆孔高效成孔技術(shù)是目前井下易燃?xì)怏w開采中應(yīng)用的主流技術(shù)。在同等地質(zhì)條件下，此項(xiàng)技術(shù)的單孔平均流量是傳統(tǒng)穿層鉆孔的50倍。抽采濃度標(biāo)準(zhǔn)是穿層鉆孔的2倍以上。

礦層頂板、底板、斷層可通過定向長鉆孔高效成孔分支技術(shù)進(jìn)行探查，從而幫助能源開采企業(yè)提供更加完善的地質(zhì)資料。

定向長鉆孔高效成孔技術(shù)在應(yīng)用過程中，不會受到空間和時間上的限制，具有更強(qiáng)的適應(yīng)能力。

2 定向長鉆孔高效成孔技術(shù)應(yīng)用要點(diǎn)

2.1 合理設(shè)置鉆孔條件

定向長鉆孔高效成孔技術(shù)是礦井易燃?xì)怏w抽采中應(yīng)用的主流技術(shù)，提升應(yīng)用效率的關(guān)鍵在于提升鉆孔布置的合理性。在鉆孔布置中要綜合考慮以下兩點(diǎn)：①在進(jìn)行布孔層設(shè)定時，盡量選擇底層裂縫位置或者中硬度巖層。如果選擇了底層裂縫帶，則以中部或者上部為主，避開下部位置，以提升氣體抽采的濃度和效率，避免巖層移動或者斷裂影響易燃?xì)怏w抽采的安全性。②在設(shè)定布孔層位時，如果鉆孔位置設(shè)定在礦層傾斜處，則要對開采位置的通風(fēng)效果以及易燃?xì)怏w的流動性進(jìn)行全面分析，進(jìn)一步提升抽采效率[1]。

2.2 選擇合理的鉆孔設(shè)備

井下采施工的鉆探施工裝備系列較多，其中應(yīng)用于定向鉆孔施工的常用設(shè)備為ZDY6000LD型鉆機(jī)。其主要參數(shù)見表1所示。

表1 ZDY6000LD型鉆機(jī)主要參數(shù)表

應(yīng)用該型號鉆機(jī)及配套裝備，采用合理的鉆進(jìn)工藝，鉆孔孔深可達(dá)1000m以上。此種鉆機(jī)具有較廣的適用性，即可滿足普通回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)施工要求，又可滿足長距離定向鉆孔施工要求，普遍應(yīng)用于井下易燃?xì)怏w抽采、防治水等鉆孔施工領(lǐng)域。

3 定向長鉆孔高效成孔技術(shù)在礦井易燃?xì)怏w抽采中的應(yīng)用

3.1 開孔

開孔是定向長鉆孔高效成孔技術(shù)應(yīng)用首要環(huán)節(jié)，其施工質(zhì)量直接決定了后期各道能否順利開展，因此，為保證開孔質(zhì)量，必須從以下幾個方面同時入手：

第一，在開孔之前，需要對施工現(xiàn)場和易燃?xì)怏w濃度進(jìn)行全面系統(tǒng)的檢查，此外，還要對供水、供電等情況進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)其能否順利進(jìn)行，并檢查排水、排渣、避災(zāi)線路是否通暢。

如果發(fā)生堵塞或者存在安全隱患要及時處理，未達(dá)標(biāo)之前嚴(yán)禁動工，將安全隱患控制在萌芽狀態(tài)，保證施工的安全性。第二，在鉆機(jī)啟動之前，需要對現(xiàn)場情況進(jìn)行全面巡視，按照施工方案和設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)進(jìn)行鉆孔操作，在鉆孔時要控制傾斜角和方位角的誤差在允許范圍中，開孔時要嚴(yán)格遵循“輕壓慢進(jìn)”的原則，以保證施工質(zhì)量滿足設(shè)計(jì)要求。第三，當(dāng)孔口管徹底凝固以后，將排水管和排查管接到回風(fēng)側(cè)，如果采用軟管連接，必須用鋼絲扎緊，避免發(fā)生易燃?xì)怏w泄漏，在孔口位置還要采用棉紗、密封裝置等進(jìn)行封堵。

3.2 鉆進(jìn)過程

第一，鉆進(jìn)開始之前，對易燃?xì)怏w、風(fēng)電閉鎖裝置等進(jìn)行全面檢查，確認(rèn)達(dá)到要求后，才能開始鉆進(jìn)操作。鉆具準(zhǔn)備完成，鉆機(jī)啟動之前，保證馬達(dá)朝向正前方，避免鉆具發(fā)生回轉(zhuǎn)，下入15m左右時，進(jìn)行開新孔操作，對工作面進(jìn)行及時修正，如果需要進(jìn)行提鉆操作，應(yīng)當(dāng)對鉆具的整體性進(jìn)行檢測，并重新組合鉆具。第二，在鉆進(jìn)過程中，也保證鉆頭受壓的均勻性，無論是加壓還是減壓，都要連續(xù)進(jìn)行，嚴(yán)禁采用跳躍式加壓，保證鉆孔質(zhì)量，避免發(fā)生塌孔等質(zhì)量問題。在鉆進(jìn)過程中，還要時刻關(guān)注水壓、水量、反渣情況。這些參數(shù)反映了鉆孔狀態(tài)。在鉆孔過程中，可充分利用氣水分離器，一邊抽采一邊鉆進(jìn)，距離設(shè)計(jì)孔底3m左右時，要適當(dāng)降低鉆進(jìn)的速度，避免發(fā)生超鉆或者欠鉆問題。第三，鉆進(jìn)到設(shè)計(jì)深度后，需要再次進(jìn)行洗孔，以保證退鉆、抽放的通暢性，鉆進(jìn)工作結(jié)束后，及時同時現(xiàn)出工程監(jiān)理單位進(jìn)行驗(yàn)收。

4 現(xiàn)場應(yīng)用實(shí)例分析

某采礦區(qū)，礦層比較穩(wěn)定性，但局部存在的斷層，斷層位置尚不明確，在底板上存在2m～3m軟礦層，在鉆進(jìn)過程中容易發(fā)生卡鉆問題，對鉆具安全造成了一定的隱患。為滿足定向長鉆孔高效成孔施工的要求，采用了探頂、開分支、再探聽、再分支循環(huán)往復(fù)施工的方法，每隔50m～80m探頂一次，保證鉆孔工作能順利開展。4#鉆孔實(shí)鉆深度為1106m，總進(jìn)尺為1412m，探頂10次。5#鉆孔實(shí)鉆深度為1056m，總進(jìn)尺為1842m，探頂10次，探底8次，鉆孔工期為10天，取得了良好效果。

此種施工方法的特點(diǎn)是在鉆進(jìn)過程中，每鉆進(jìn)50m～80m就進(jìn)行一次人為主動探頂，以獲知頂板起伏情況，然后提鉆一定18m～22m進(jìn)行分支開孔，促使鉆孔從頂板下的礦層中前繼續(xù)延伸，如此循環(huán)往復(fù)操作，直到達(dá)到設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。在退鉆操作時，進(jìn)行一定距離的探底后釋放下分層礦層易燃?xì)怏w，和傳統(tǒng)礦井易燃?xì)怏w抽采技術(shù)相比，此種施工技術(shù)具有：可實(shí)現(xiàn)全煤層鉆進(jìn)、可精確探測礦層起伏情況，保證鉆孔精度、避免盲目鉆進(jìn)，提升鉆孔效率的特性。

5 結(jié)語

研究結(jié)果表明，在礦井易燃?xì)怏w抽采過程中，合理應(yīng)用定向長鉆孔高效成孔技術(shù)，既能提升抽采效率，又能降低施工投入成本，保證施工的安全性，為礦企財(cái)產(chǎn)提供良好的環(huán)境，符合目前我國井下易燃?xì)怏w抽采相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范的要求，值得大范圍推廣應(yīng)用。