突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术

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1、煤矿瓦斯抽采钻孔施工技术与装备——突出松软煤层井下深孔施工江西省煤炭工业科学研究所彭呈喜2009年8月4日9/7/20211主要内容一、概述二、钻孔施工装备现状三、瓦斯抽放钻孔施工技术9/7/20212一、概　述瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措施，从20世纪50年代开始，我国就将瓦斯抽放作为治理煤矿瓦斯灾害的重要措施在高瓦斯和突出矿井推广。2002年，国家煤矿安全监察局制定了“先抽后采，以风定产，监测监控”的煤矿瓦斯防治方针；2006年，再次明确煤矿瓦斯治理“必须坚持先抽后采、治理与利用并举的方针”，进一步强化了瓦斯抽放治理瓦斯灾害的地位。9

2、/7/20213一、概　述2009年5月14日国家安全监管总局局长骆琳签署总局第19号令，颁布《防治煤与瓦斯突出规定》，2009年8月1日起实施。原《防治煤与瓦斯突出细则》同时废止。《防突规定》提出了“区域防突措施先行、局部防突措施补充”的理念，强调突出煤层必须采取区域综合防突措施并达到规定标准后方可进行采掘作业。区域防突工作应当做到多措并举、可保必保、应抽尽抽、效果达标。9/7/20214一、概　述松软突出煤层（硬度系数f≤1）渗透性差、瓦斯含量高。钻进过程中，容易产生垮孔、卡钻、喷孔等现象。我国在松软突出煤层虽然有钻孔深度超过150m甚至达到2

3、40m的记录，但大部分的钻孔深度都在100m以下，且成孔率低，防突成本和瓦斯抽放成本很高。我国松软煤层在所开采煤层中所占比例较大，因此，松软突出煤层的钻进成孔问题一直是个亟待解决的难题。实现松软煤层中打深孔，必须采取综合的办法来解决，综合办法包括：钻孔设计、打钻设备和打钻工艺等方面。9/7/20215一、概　述2006年，国家发改委会同国家安监总局、国家煤监局发文批复了煤矿瓦斯治理与利用10个示范工程建设项目、8项关键技术研发和装备研制项目。建立示范点、重点推广先进适用技术。2009年7月9～17日，国家能源局煤炭司会同煤矿安监局科技装备司对这些项

4、目进行了现场检查和总结验收工作。9/7/20216一、概　述10个煤矿瓦斯治理与利用示范工程建设项目根据各示范点的特点和条件，集成瓦斯治理与利用的先进适用技术，并总结推广应用。龙煤集团鹤岗分公司、沈阳煤业集团、抚顺矿业集团淮南矿业集团、淮北矿业集团郑州煤炭集团、焦作煤业集团阳泉煤业集团、晋城煤业集团松藻煤电公司9/7/20217一、概　述8项“煤矿瓦斯综合治理与利用关键技术研发和装备研制项目”松软突出煤层中风压空气钻进装备研制与配套工艺开发井下水平长钻孔钻机研制及配套工艺开发低透气性煤层瓦斯抽采增效技术开发低浓度瓦斯输送安全保障成套技术开发与装备研

5、制防突远距离控制钻机研制及配套工艺开发松软突出煤层顺层钻孔螺旋钻进装备研制与配套工艺开发瓦斯抽采矿井的风流监测与智能控制关键技术研制地面瓦斯抽采的欠平衡车装钻机研制9/7/20218一、概　述示范工程建设取得阶段性效果：推广了一批瓦斯治理、瓦斯抽采、瓦斯利用的先进适用技术和装备。提高了矿井顺煤层抽采钻孔施工深度和能力，研发了强突出松软煤层中风压钻进技术、松软突出煤层螺旋钻进技术和装备、千米钻机长钻孔成孔工艺技术等。9/7/20219二、钻孔施工装备现状1、钻机根据驱动钻头回转的动力来源不同，煤矿坑道钻机的主流产品可分成两大类：一类是常规的孔口回转钻

6、机（钻机通过钻杆柱驱动钻头回转）。像浅孔钻机一般都是这一类；另一类是孔底动力回钻钻机（钻进时钻杆柱不回转，由孔底马达驱动钻头回转）。9/7/202110二、钻孔施工装备现状1、钻机孔内马达驱动装置：9/7/202111二、钻孔施工装备现状1、钻机我国煤矿坑道钻探作业的主导机型为全液压动力头式坑道钻机。具有钻进效率高、工艺适应性强、操作安全、解体性好、易搬迁等特点。目前，国内全液压动力头式钻机的生产厂家较多，钻进能力从几十米到上千米，已形成多个系列。9/7/202112ZDY6000LD(A)、ZDY6000LD型履带式全液压坑道钻机二、钻孔施工装备

7、现状9/7/202113ZYR-1900/ZYR-1200型松软突出煤层全液压钻机。钻进深度：250/150m。二、钻孔施工装备现状9/7/202114二、钻孔施工装备现状2、配套钻杆目前煤矿井下所用的钻杆种类主要有外平钻杆、螺旋钻杆两种。外平钻杆是最常用的一种类型，适用于井下常规钻进作业和稳定组合钻具定向钻进。现有的规格主要有φ42，φ50，φ63·5，φ73，φ89mm等，具体钻杆参数及配套钻头见下表。9/7/202115二、钻孔施工装备现状9/7/202116二、钻孔施工装备现状2、配套钻杆螺旋钻杆主要用于满足松软煤层钻进和本煤层大直径救援孔

8、的排粉需要。螺旋钻杆接头形式多采用插接方式。可方便处理钻进过程中因塌孔、喷孔、掉块等形成的卡钻、埋钻等孔内事故。目前常用的