瓦斯抽放顺层长钻孔快速施工技术实践

武 昊

（潞安集团潞安金源煤层气开发有限责任公司，山西 襄垣 046204）

1 工程概况

潞安集团常村煤矿1151（3）综放工作面根据掘进过程中突出危险性预测预报结果，明确指出该面具有突出危险性，如何消突已成为该面能否顺利投产的关键。该工作面走向长1674m，倾斜长231.8m，煤层倾角12.8°，厚度约5.4m，于2016年1月16日贯通。煤炭研究院太原分院定的消突方案是在工作面上、下顺槽相应区域施工一定数量的顺层长钻孔，提前对煤层进行预抽和卸压（本煤层预抽率须大于30%）。为了提高钻孔施工深度，推荐采用空压机供风排渣法从切眼向收作线位置依次施工，钻孔深度：上顺槽100m，下顺槽120m。1151（3）工作面平面示意图见图1。

2 钻孔施工方法技术革新

1151（3）工作面从掘进至贯通这段时间内，防突措施一直采用麻花钻杆系统压风排渣法钻进，施工孔深多在17～80m，进尺较为缓慢。由于消突任务重，增加上、下顺槽钻孔施工深度已成为消突工作的首要任务。经过对SGZ-IB钻机的性能和现场施工情况分析，决定仍采用Ф73mm麻花钻杆、SGZ-IB型钻机、井下系统压风排渣法钻进，通过技术创新，实现进尺突破。

图1 1151（3）工作面平面示意图

2.1 选取合适的钻头

改用Ф91mm三翼合金片钻头，具有降低埋钻次数的优点，同时提高打钻速度。不同规格钻头对钻孔深度的影响见表1所示。

2.2 增加钻机稳固性

钻机的稳固性直接关系到成孔的质量和施工的难易程度，安置钻机前必须将钻场浮煤杂物清理干净，以见巷道实底为准，并将稳固钻机的丝杠由4根增加到6根，在钻机四角各打上1根，对角再垂直打上2根，各丝杠均要迎山有力，施工过程及时用牙钳上紧，保证钻机在施工过程中稳固不动。

表1 不同规格钻头对钻孔深度的影响

2.3 钻机距开孔点距离适中

以前工人为了节约上钻杆的时间，将钻机与煤壁距离拉大到加两根麻花钻杆（约2m），但在实际开孔及进尺过程中，由于钻杆钻头摆动幅度大，钻头不能按照设计角度开孔，钻进过程中容易增加钻机负荷，严重影响施工质量。另外，外露钻杆过长也容易造成孔口煤体破碎。应严格控制钻机与煤壁距离，使得孔口距立轴距离控制在1.5m以内，有利于钻孔施工。

2.4 加强规范操作管理

（1）加强钻工操作技能培训和钻机的维修保养工作，做到能合理熟练操作，各部分紧固件连接可靠，运转灵敏。

（2）停钻前钻头要退离孔口一个行程，做到先停机后停风，先开风后开机。

（3）操作人员要动作协调，停钻卸钻加尺动作要快，尽量减少停风时间。另外为便于计尺，可一次拿10根钻杆作为一组施工，易计算总进尺。

（4）钻进时应随时注意孔口返风情况，压力表的指示有异常时要停止钻进，并且反复进退旋转排屑，待孔内正常后方可继续钻进，严禁在钻孔堵塞或排屑不畅情况下盲目加压进尺。

（5）孔内有钻具时实行现场交接班作业，歇人不停机。

2.5 解决孔口降尘问题

孔口设两个5芯喷雾头解决粉尘问题，喷雾积水再被干钻屑吸收，作业环境得到改善。但须防止喷雾降尘用水进入钻孔内。

2.6 确定最佳钻进参数

转速：开孔采用140r/min，开好孔后采用235r/min；钻进速度：0.5～0.7m/min；给进压力：1.0～1.5MPa；采用风压：0.31～0.48MPa；单孔需风量：0.3～1.0m3/min。

2.7 改进封孔工艺

顺层孔成孔后下5cm套管8m，采用压风排聚氨酯法封孔工艺，即用井下压风将装在特制容器内的聚氨酯混合液，在没有发泡前压进待封钻孔内，用这种方法封孔，长度可达6m以上，孔口负压最大达50kPa。

3 效果评价

1153（3）工作面上、下顺槽采用新的钻孔施工方法和革新技术后，打钻进尺均取得了重大突破，上顺槽单孔进尺突破100m，下顺槽单孔进尺突破120m。用时9个月完成了该面消突钻孔施工，评价区域内煤层预抽率平均达到32.4%。太原分院对打钻及预抽结果评价后，认为预抽区域已经达到了消突效果，可以采用放顶煤法回采。回采期间，消突效果非常明显，各项预测指标无一超标。