螺旋钻杆圆弧形三棱钻杆和肋骨钻杆在大淑村矿的应用

摘要：为了解决钻机在高瓦斯强突软煤层中不能打深孔的问题，冀中能源峰峰集团大淑村矿针对本矿煤层的特点与原因，采取给钻机配套各种钻杆和高压风的手段。取得了一定效果，钻孔深度得到了提高。

关键词：高瓦斯强突软煤层 各类钻杆 钻孔深度

大淑村矿原设计矿井相对瓦斯涌出量为30.14m3/t，2#煤层瓦斯压力为0.96MPa，煤层透气性系数为λ=

0.861m2/MPa2·d，属较难抽放煤层。我矿被鉴定为突出矿，我矿2#可采煤层定为突出层，煤层自身透气较差，煤质较为松软，有煤与瓦斯动力现象。本煤层钻孔成孔率较低，经常发生堵孔和夹钻情况，钻孔成孔率低，成孔深度浅。掉钻现象严重，以致煤层瓦斯抽采效果差，阻碍了矿井安全生产的大好形势。怎样解决煤体煤质较软的情况下打钻成功的问题是我矿施工抽放钻孔的一大难题。下面就我矿在瓦斯抽放钻孔施工中使用的工艺和遇到的问题进行简单的分析并对几种不同工艺存在的优缺点进行比较。

1 螺旋钻杆施工本煤层钻孔

螺旋钻杆施工时钻杆与煤体摩擦钻进，通过钻机发生的动力经过光杆传递给螺旋钻杆以及钻头，钻孔孔底及钻孔壁产生的煤粉由螺旋钻杆的排粉通道排至孔外，发生原理是螺旋钻杆和钻孔孔壁之间成了一个螺旋排渣通道。

优点：①因为螺旋钻杆可以及时排出钻孔施工过程中产生的煤粉，可以最大程度的降低对煤层的破坏，也没有中间介质加大孔底煤的破坏，可以在本煤层中进尺较高。②因为2#煤层中瓦斯含量较高，在钻孔施工过程中经常发生喷瓦斯现象，瓦斯喷出后，钻孔相应会出现夹钻现象，但由于钻机扭矩较大，钻杆连接方式可采取倒转，能够简便的处理埋钻事故，保证了钻孔正常施工。③在钻孔施工过程中排渣量大，能够提高鉆孔单孔的排渣量，并提高施工钻孔后的防突效果。

缺点：①钻杆没有水的润滑，长时间和煤体进行干摩擦容易产生高温甚至火花，使摩擦力增大，钻杆容易老化，受煤体条件影响钻进速度慢。②由于是干钻进，施工现场煤尘飞扬，煤尘容易对下风侧人员造成伤害，且煤粉容易被抽放管路的负压带进管路，对管路造成威胁。

其它特点：钻孔施工过程中，因为钻孔出渣距离远，钻孔壁摩擦阻力加大，钻孔内煤粉增多，钻孔内壁空间变小。因此只要发觉钻孔内排渣量变少，及时停止施工，严禁钻孔继续施工，增加埋钻概率。

2 肋骨钻杆施工本煤层钻孔

肋骨钻杆是在光面钻杆的表面增加一定尺寸螺旋叶片的钻杆，钻进过程中，由于重力作用，钻杆柱偏离钻孔轴线，紧贴下孔壁形成偏心环空，钻屑在重力的作用下会在下孔壁堆积。钻孔施工时，钻杆对钻孔壁下方的积煤起到引导排出作用，增加了排渣效率。

优点：①肋骨钻杆钻进完全可以应用原有型号和规格的钻进设备和配套钻具，减少了设备更换所增加的费用，加大了钻杆的适用范围。②肋骨钻杆的结构和特点可以形成正常的排渣通道，通过钻杆旋转排渣，压风可以将钻削和煤粉带走，极大的降低了埋钻事故发生。

缺点：①由于是干钻进且使用风力排渣，施工现场煤尘不容易得到控制，对钻孔施工人员和下风侧施工人员造成伤害，且煤粉容易被抽放管路的负压带进管路，对管路造成威胁。②由于肋骨钻杆采用锥形丝扣拧接，钻杆在钻进过程中不可反转，对埋钻、卡钻的处理能力不强，还需要时刻注意钻进的速度和钻进的压力。

3 圆弧形三棱钻杆施工工艺

圆弧形三棱钻杆的各个面相连接为圆弧，各个面在钻孔施工时形成相应通道，加强了煤粉排出量，钻孔施工过程中采用风排渣。

优点：圆弧形三棱钻杆利用三角形稳定性好和弧形钻杆磨擦力小，减少了钻进过程中埋钻和抱钻现象的发生，加深了钻孔的终孔孔深。

缺点：①由于是干钻进且使用强压风排渣，施工现场煤尘大，回风侧巷道内煤尘大，对钻孔施工人员和下风侧施工人员造成伤害。②在钻孔施工过程排渣量较为有限，钻孔单孔的排渣量较少，钻孔施工后的防突效果相对较弱。

4 各类钻杆的钻孔施工情况

我矿在制定了相应的施工措施后使用各种规格钻杆在172103工作面上、下顺槽施工了本煤层瓦斯抽采钻孔。

172103综放工作面工作面下伏各煤层均未开采。172103煤层原始煤瓦斯含量为6.0～9.46m3/t。煤层赋存稳定，一般厚5.3m，局部煤层厚度略有变化。

表1 钻孔施工数据表

[钻杆

类型

螺旋钻杆

肋骨钻杆

圆弧形三棱钻杆][施工钻孔

个数（个）

152

15

140][施工钻孔

总进尺（m）

6840

750

9100][最深钻孔

长度（m）

65

61

92][最浅钻孔

长度（m）

24

25

45][钻孔平均

深度（m）

45

50

65]

通过表1可以看出，使用圆弧形三棱钻杆施工本煤层钻孔施工深度增加。最深孔92m，相比较于其它钻杆施工最深钻孔65m提高27m，孔深提高41.5%；平均孔深达65m，比其它类型钻杆平均孔深50m提高了30%，达到了较好的钻孔施工水平。

通过实践证明圆弧形三棱钻杆在解决本煤层钻孔施工加大深度时具有优势，能够减少本煤层钻孔施工过程中的钻孔事故。圆弧形三棱钻杆施工工艺可以满足施工需求。通过对本煤层钻孔施工工艺不断的探索，圆弧形三棱钻杆施工本煤层钻孔工艺得到了认同。

参考文献：

[1]《矿井瓦斯抽放理论与技术》.

作者简介：胡彬健（1986-），男，河北邯郸峰峰矿区人，2007年毕业于永城职业学院矿井通风与安全专业，现任冀中能源峰峰集团有限公司大淑村矿通风区副区长。