浅谈煤矿瓦斯抽采钻具的打捞实践

刘伟利

(晋能集团 三元煤业股份有限公司，山西 长治 046000)

瓦斯抽采和锚杆支护是煤矿生产的两个重要环节，在瓦斯抽采钻孔施工和井巷掘进的锚杆支护中，都需要用专用钻具对煤壁或巷道围岩进行钻孔作业，以便敷设瓦斯抽采管路和打设锚杆，以保障煤矿井下实现安全生产。长期的钻孔实践中时有塌孔、卡钻等事故发生，甚至造成钻具脱落埋入孔内等问题，因此产生了与其相适应的钻具打捞技术，但与打捞锚杆钻具相比，打捞瓦斯抽采钻具的难度比较大。晋能集团三元煤业股份有限公司，在煤层瓦斯抽采钻孔施工中多次遇到钻具脱落问题，通过采用攻丝锥打捞法和锥形钻筒打捞法，很好地解决了脱落钻具的打捞问题[1-5]。

1 攻丝锥打捞法

攻丝锥打捞法，是用丝锥攻入脱落钻杆内部与之联接，将脱落钻杆拉出的一种常见的打捞方法。其工作原理是：当若干联接的钻杆某节脱落于钻孔内时，受钻孔空间限制，通常只能采用在与钻机联接的钻杆顶端安装攻丝锥，通过钻机延伸攻丝锥与脱落钻杆在孔内对接，随着钻机推进压力逐步升高，攻丝锥在脱落的钻杆内壁强制攻出丝扣，当套丝达到一定长度时，利用钻机旋转将钻杆拉出钻孔。这种打捞方式比较简单易于操作，应用也比较广泛，但仅适应于脱落钻杆中心与钻孔中心位置一致的情况。图1为攻丝锥结构示意。

2 锥形钻筒打捞法

钻机在钻孔施工过程中，脱落的钻杆受煤体或地质等因素的影响，会产生钻杆中心与钻孔中心不一致现象。对于打捞钻杆中心与钻孔中心不一致的钻具，因打捞攻丝锥直径比孔径小，丝锥中心难以对准脱落钻杆中心位置，采用攻丝锥打捞法打捞困难较大。为了使得丝锥锥头与脱落钻杆中心同轴，必须采取可调控脱落钻杆中心的方法方能奏效。锥形钻筒打捞器，由于其前边加装有锥形钻筒，常用于打捞钻杆中心与钻孔中心不一致的钻具。图2为锥形钻筒打捞器结构示意，在攻丝锥锥体3的外部加装有锥形钻筒4，由于脱落钻杆受锥形钻筒控制，在钻机的推进的过程中不断调整脱落钻杆中心位置，使得锥头与脱落钻杆中心逐渐趋于同轴，待攻丝锥锥头与脱落钻杆端部接触后，便可进行攻丝联接作业。攻丝联接作业完成后，下一步作业按照攻丝锥打捞法操作即可，直至将脱落钻杆拉出钻孔。

图1 攻丝锥结构示意

图2 锥形钻筒打捞器结构示意

3 脱落钻具打捞实践

由于在瓦斯抽采钻孔施工过程中要产生一定量的煤粉，这些煤粉对于脱落钻具的打捞会产生影响,尤其对于应用锥形钻筒打捞法打捞脱落的钻杆影响更大,必须在打捞工具攻丝锥接近脱落钻具和对脱落钻具进行攻丝作业时注水冲孔,冲洗干净孔内的煤粉方能保证打捞工作的顺利进行。在三元煤业南翼瓦斯抽放巷施工本煤层瓦斯抽采钻孔时，曾多次成功地应用上述打捞方法，证明冲洗孔内煤粉是非常重要的。

3.1 攻丝锥打捞法应用

2018年7月16日，三元煤业瓦斯抽采队在南翼瓦斯抽放巷施工312号本煤层瓦斯抽采钻孔时，当钻孔施工到87 m(即58根钻杆)退钻杆作业时，仅退出72 m钻杆(即48根)，孔内掉落钻杆15 m(即10根)。当日八点班进行脱落钻杆打捞作业，先在钻机连接钻杆头部安装固定好攻丝锥头，后沿着钻孔缓慢司钻钻进。攻丝锥锥头与孔内脱落钻杆中心的同轴性，是保证脱落钻杆顺利打捞的关键。本次打捞作业由于脱落钻杆中心与钻孔中心位置趋于一致，钻机推进攻丝锥头接近脱落钻杆时，攻丝锥头与脱落钻杆端部中心基本相对，缓慢向内司钻感觉阻力加大后，钻机推进丝锥加压转动进行攻丝，当丝锥切入脱落钻杆端部1～2圈时，司钻感觉正常后继续缓慢加压攻丝。待钻机推进攻丝锥头旋转感觉发硬时，说明攻丝锥已攻满丝，停止攻丝作业。此后，保持钻机同向旋转，退钻向外拉出脱落的钻杆。

本次打捞脱落钻杆作业，由于没有发生二次脱落事故，虽然历时一个整班，但15 m脱落钻杆获得一次打捞成功。

3.2 锥形钻筒打捞法应用

2018年9月22日，该矿在南翼瓦斯抽放巷施工439号本煤层瓦斯抽采钻孔时，钻孔施工到171 m(即114根)时因遇岩石退钻，在退钻杆过程中发生了塌孔，仅退出130.5 m(即87根)钻杆，钻孔内脱落钻杆40.5 m(即27根)。因为遇岩石坍塌造成塌孔，使得脱落钻杆中心与钻孔中心位置产生错位，所以不适宜采用攻丝锥打捞法打捞脱落钻杆，需采用具有调控脱落钻杆中心作用的锥形钻筒打捞器，打捞脱落钻杆。

当日四点班进行打捞作业，在钻机连接钻杆安装固定好锥形钻筒打捞器，待钻进130.5 m(即87根)接近脱落钻杆时，先接注水器冲洗孔内存有的煤粉，而后再继续钻进。由于其攻丝锥安装位置加装有一个外径与钻孔直径相同、内径略大于脱落钻杆外径的锥形钻筒，在钻机推进钻筒沿着孔壁旋转钻进时，脱落钻杆被挤压进入锥形钻筒内，自然而然使得其中心与钻孔中心位置趋于一致。此后对脱落钻杆的攻丝及打捞作业过程，与攻丝锥打捞法相同。当锥形钻筒打捞器沿钻孔的内壁钻入，并逐渐推进锥形钻筒内的攻丝锥与脱落钻杆顶部接触，随着钻机推进压力逐步提升，攻丝锥在钻杆的内壁强制攻出丝扣，当钻机旋转压力稳定后，说明已经完成攻丝锥与脱落钻杆的攻丝连接作业，此时给钻杆接上注水器进行旋转冲孔，待钻孔孔口返出清水后，说明钻进过程产生的煤粉已冲洗干净，便利用钻机退钻将钻杆旋转拉出钻孔。

本次作业一次打捞出了钻孔内脱落的27根钻杆，如遇钻杆发生二次脱落情况，则需重复以上作业即可。

4 结 语

随着煤矿开采强度的日益加大，高瓦斯煤矿和井下高瓦斯区域越来越多，为了确保煤矿安全高效生产，煤矿井下瓦斯抽采已经常态化，在瓦斯钻孔施工过程中，出现掉具事故在所难免，打捞作业也不可避免，选择合适的打捞工具才能顺利完成打捞作业。

三元煤业的实践证明，攻丝锥打捞法，适应于脱落钻杆中心与丝锥中心位置一致的情况。锥形钻筒打捞器，结构简单，操作方便，更由于锥形钻筒可自行将脱落钻杆进行摆向，是脱落钻杆中心与丝锥中心位置不一致的情况下，打捞钻具的首选方法。