煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术

2020-11-26和鹏鹏

建材发展导向 2020年7期

关键词：钻场钻杆钻机

和鹏鹏

（山西潞安工程有限公司，山西长治 046102）

1 当今煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工装备

1.1 瓦斯抽放钻井中装备的钻机

在施工作业中，由于地理环境多样且十分特殊，工作人员要应用各种钻机来适应不同的环境要求。根据煤矿企业的特殊性，厂家也对钻机有了很多的改进来应对瓦斯的抽放作业，这些钻机通常移动性好，功率高，钻孔的效率也很高。

1.2 瓦斯抽放钻井中装备的钻头与钻杆

当今社会随着制造工艺的提高，现在的钻头实用性强，寿命长，效率高，结构完善，种类多种多样反切割，防喷以及自排粉这样的功能很多钻头都已经具备，面对复杂的地形也能够高效地应对。一般都是以煤层为主的松软的地层，这种低硬度的地层中，要使用硬质的合金钻头，这就需要工作人员在施工过程中进行分析。井下钻杆规格通常有光面钻杆、刻槽钻杆、麻花钻杆、三棱钻杆等，长度通常为1 米、1.5 米。钻杆原材料通常为R780，属于地质钻探管，耐磨坚固。

2 煤矿井下的瓦斯抽采钻孔施工技术

2.1 循环式

瓦斯抽采钻孔技术作为新型技术最突出的特点就是它将钻头与钻杆之间的配合更加协调化，钻头与钻杆之间利用的是一种动力传输技术，能够直接将机械能转化为动能，方便机器直接投入使用进行钻孔，并且这项技术有一个优势，就是它可以保证机械能转动能源源不断地传送，减少功能传输过程中的损耗。钻孔技术的运行是需要介质的，循环式钻孔技术一般将水作为介质，目的是实现动力系统的周期循环。

2.2 穿层钻孔

这种抽采技术，一般都是用于巷道内向邻近煤层的钻孔抽瓦斯用的。它可以有效的在抽采时，预防喷孔和塌孔现象的发生。采用这种技术的一般都是在透气性能比较好或者松软的煤层内，所以在运用的过程中要求的也会更加严格，这也就导致开采的成本增高，需要做很多的准备工作。比如：钻孔的布置、准确的计算时间、保证准确的预制时间、最重要的就是煤层底部的打岩巷。巷道内一般每50 米就要设一个钻场，每一个钻场的要求也非常严格：需要对瓦斯含量、浓度、间距等等来确定钻孔的数量。确定好数量之后，还需要注意每一个钻孔都要呈放射的形状排列。一般情况下，是每一个钻场打孔的数量都不会低于10 个的。正常情况下的钻孔深度是一百米至一百五十米之间，直径一百毫米内。

2.3 高位瓦斯抽采钻孔施工技术

1）钻孔层位的选择，根据采场覆石移动规律研究表明，在竖直方向覆岩移动破坏通常可划分为冒落带，裂隙带和弯曲下沉带三种。其中的裂隙带又可分为微小断裂带和严重断裂带三种。煤层开采了以后，不同的分布状态的覆岩将对瓦斯的流动产生很大的影响，离层裂隙是瓦斯积聚的空间，同时它还是瓦斯的流动通道。瓦斯进入采空区的通道是竖向裂隙，也被称为导气裂隙。由覆岩移动的规律和瓦斯流动的规律来看，裂隙发育充分的部位一般位于裂隙带的中下部，是瓦斯的主要集中区，这个地方的瓦斯含量高，瓦斯的浓度大，是瓦斯抽采的最佳位置，同时也是高位钻孔布置的最佳位置。而要保证钻孔抽采的最佳效果的话首先应该保证钻孔和成孔的完整性，选择钻孔布置的层位时，应对施工区域岩性进行分析，钻孔应布置在比较稳定的岩层中。

2）钻孔直径的确定，钻孔参数的选取首先要分析煤岩层的赋存条件，以此来选择和调整抽采的要求、设备的能力。当煤岩层具备了打深孔的条件时，抽采的要求可相应提高，也可以选择相应的钻进技术施工深孔，如果地形条件过于复杂，较长的钻孔根本不能施工要根据实际的情况来进行相应的调整，来确定钻孔的深度是否合适。同等条件下，瓦斯的渗透面积越大说明钻孔的直径越大，抽采效果越好。选择钻孔直径时要综合考虑瓦斯的含量、抽放的周期和施工的成本等因素。在应用中，要根据不同地形采取不同孔径钻孔进行抽采效果的对比和分析，选择技术和经济合理的钻孔直径。

3）钻孔的布置形式，钻孔的参数确定了以后，为了保证钻孔的抽采效果良好，要根据工作面布置的情况来合理的布置钻孔。由于矿井通风压差靠近回风的抽采效果要好于进风侧钻孔，因此钻孔的布置一般都靠近回风侧。一般在回风巷道每隔一定距离(根据钻孔实际施工长度确定) 设计一个钻场，每个钻场的分布都应该呈小扇形并且钻孔朝向回采面的方向。如果顶板岩石的稳定性差或者成分中含有松软泥岩，钻孔的布置要避免这层，而且设计不能太深。而对于高位钻孔，如果地层条件许可应该选择能力大的钻机来进行大直径、长深度的瓦斯抽采钻孔。

2.4 顺层长钻孔

顺层长钻孔很简单的一个名字，按字面理解就是顺着煤层的长长的钻孔抽采技术。这种技术可以即能提高抽采效率，又能降低瓦斯能量。但是需要注意一点的是，它的钻机、钻具、排渣方式的选择都是非常的重要的。首先，钻机一定要满足钻孔的长度，而且要求是可以控制到整个回采的采煤区域。钻杆就简单很多，能够随钻孔的加长和推动力即可。但钻头方面就需要注意了，要选择组合的钻头，这种钻头可以减少喷孔频率和次数。