煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工装备与技术

陈 彪

(山西新景矿煤业有限责任公司，山西 阳泉 045000)

0 引言

煤矿是工业发展中需要的一项重要能源，对于促进我国经济的发展具有重要意义。在煤矿开采过程中，由于各种因素的影响，使得煤矿井下开采过程中会出现瓦斯事件，这对于煤矿企业的发展是非常不利的。因此，研究煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工装备与技术具有十分重要的意义。

1 井下瓦斯抽放钻孔施工装备

1.1 钻机

在煤矿瓦斯抽采的过程中需要的重要施工装备是钻机。钻机在施工中需要充分确保其安全性及稳定性。在使用钻机的过程中，由于井下恶劣的环境，也需要考虑在井下的环境如何更好地使用钻机的同时保证施工的安全性，一般来说，钻机都需要花费较长的时间才能够适应井下的恶劣环境。另外，钻机需要根据不同的工作环境进行经常性地转移调整，这就需要煤矿工人在操作钻机的过程中具有较为娴熟的技术，这样才能够有效保证钻机作业。

1.2 钻头

钻头是钻机中的重要零件之一，在实际开采煤矿应用钻机的过程中，应当注意根据不同的煤层情况为钻机选择合适的钻头，才能够有效提高煤矿开采的效率。钻头的材料选择也是非常重要的，往往需要结合煤、岩石的软硬程度来选择合适的钻头。通常来说，在开采煤矿的过程中遇到较为坚硬岩石的概率较低。当然，如果应用硬度较高的合金钻头是有助于提升钻进效率。随着当前钻头生产技术的日益成熟，也有越来越多的厂家根据实际情况对钻头的生产工艺进行创新，如很多钻头已经增加了诸如反切削、防喷和自排粉的重要作用，这些新的钻进技术对于提升钻孔效率具有非常重要的作用。

1.3 钻杆

我国煤炭在很长的一段时间内都在使用地面钻探用锁接手钻杆，这种类型的钻杆产生概率的故障较高，其使用的寿命也较短，对于煤矿企业的生产非常不利。在上个世纪，使用较为普遍的钻杆是手动钻杆，但是随着现代社会科学技术的不断发展，也使得钻杆的技术得到了一定程度的发展，自动化的钻杆开始在煤矿企业中得到较为普遍的应用，钻杆技术发展的同时，也促进了煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工技术的发展。

1.4 辅助装备

在煤矿井下瓦斯抽放钻孔的实际施工过程中，除了会应用到钻机、钻头、钻杆这些重要的装备外，也会涉及到其它一些比较重要的辅助装备，譬如测试仪、稳定器、空口装置以及打捞工具等等。这些装备在煤矿井下瓦斯抽放钻孔的实际施工过程中都发挥着非常重要的作用，可以说，没有这些设备，实际的钻孔施工将不能有效开展。通过应用这些设备，对于提高钻孔的效率有非常重要的作用。

2 煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工技术

2.1 水力正循环钻进技术

瓦斯抽放钻进技术所包含的技术类型是非常多的，其中应用较为普遍的是水力正循环孔口回转技术。在应用水力正循环孔口回转技术需要应用到清水，并结合钻孔和钻杆一起开展煤炭地下钻进工作。按照实际的施工环境的不同，需要采取不同的水循环的方式，通常包括动压和静压2种不同的水循环方式。一般来说，如果需要开采煤矿的煤层较浅，在这种情况下钻孔就显得相对容易，这时候使用静压的水压方式即可，不仅可以帮助企业降低生产成本，也能够有效保证实际的开采效率；如果在实际煤矿的开采过程中遇到较为复杂的地质环境，就需要使用到动压的水循环方式，在这样的情况下，才能够有效保证钻井的畅通无阻。因此，在实际煤炭钻孔的过程中，应当注意根据实际施工环境的不同选择合适的水循环方式，这样才能够在保证开采质量的同时，保证企业的经济效率以及开采的安全性和稳定性，减少在煤矿开采过程中安全事件的发生。

2.2 多级组合钻具防突钻进技术

多级组合钻具防突钻进技术也是煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工中所应用的重要施工技术，这种技术应用起来相对较复杂，当面临一些较为复杂的具有突出危险煤层时，通常都需要采用多级组合钻具防突钻进技术。应用这种技术，可以充分将不同的煤层分开，从而实现瓦斯在不同煤层上的不同释放，有效避免了瓦斯安全事故的发生，有效保证了煤矿施工人员的安全。另外，在实际应用多级组合钻具防突钻进技术的过程中，需要应用小钻头作业，这样才能够保证钻孔的稳定性，有效避免喷孔及瓦斯事件的发生。之所以被称为多级组合钻具防突钻进技术，其重要原因主要在于其应用了3种不同等级的钻头，并将这些不同等级的钻孔有机结合起来，3种不同等级的钻头的直径都是不同的，第一等级的钻头直径相对较小，第三等级的钻头直径最大。在实际安装的过程中，应当注意的是需要根据等级的不同安装不同等级的钻头并将其有效结合起来，这样才能在开采过程中充分保证3种不同等级的钻头发挥其在钻进过程中防突的重要作用。

2.3 稳定组合定向钻进技术

稳定组合定向钻进技术也是煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工过程中应用较为普遍的一项重要施工技术。应用稳定组合定向钻进技术，能够有效控制钻孔的轨迹。在实际施工过程中，也需要注意很多事项，通常来说，会将第一个稳定器安装在离钻头较近的地方，而将第二个稳定器安装在离钻头较远的地方。在实施过程中，需要钻头离稳定器的距离较近，在这样的情况下，可以有效保证钻头能够上翘，这对于提升钻孔效率是非常有帮助的。在实际钻孔的过程中，需要对实际的钻头的稳定性进行检测。检测的重要根据就是施工作业环境，不同的施工作业环境，其钻头的稳定性是不同的，为了有效保证钻头的稳定性，有效提升钻孔的效率，需要作的一项重要工作就是在钻孔前对不同的施工作业环境开展相应的调查，再根据实际的作业环境选择合适的钻头及稳定器。在充分调查的基础上，所选择的钻头及稳定器才是适合施工的作业环境的，在这种情况下才能够有效保证钻进效率。除了根据施工环境的不同选择合适的钻头和稳定器外，也需要根据施工环境的不同选择较为合适的钻机，这样可以充分保证实际的钻进效率。

2.4 空气钻进技术

空气钻进技术也是煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工中所应用到的重要技术之一。之所以被称为空气钻进技术，其重要原因主要在于应用该技术的过程中，要通过压缩空气的方式来实现钻孔的重要目的。空气钻进技术在煤炭开采过程中主要是应用于煤层较为松散的状况。在这种情况下，通过应用空气钻进技术，可以达到提高钻进效率的重要目的。空气钻进技术在实际应用过程中的范围是非常广泛的，需要注意的是在使用的过程中需要使空气能够到达钻头的底部，从而保证空气在钻孔内有较高的风流，这样可以极大地提高钻进效率，也有利于钻进作业结束后的排渣作业。

3 结语

随着煤矿瓦斯抽采技术的应用越来越广泛，在煤矿井下瓦斯抽放钻孔的实际施工过程中采用合适的施工技术尤为重要。目前来看，在煤矿井下瓦斯抽放钻孔实际施工中使用较为普遍的装备主要有钻头、钻机以及钻杆，主要的施工技术包括水力正循环钻进技术、多级组合钻具防突钻进技术、稳定组合定向钻进技术、空气钻进技术。