VLD深孔定向千米钻机在大宁矿的成功应用.doc

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1、VLD深孔定向千米钻机在大宁矿的成功应用摘要：随着煤矿开采深度和规模的不断增大，瓦斯问题已成为制约高瓦斯矿井高产高效生产的主要因素之一。先抽后采是解决瓦斯问题、促进矿井安全生产的根本保证，大宁矿井从2003年开始引进具有世界领先水平的VLD深孔定向千米钻机，实施本煤层大面积预抽，取得了显著的成效，有效解决了生产中的瓦斯管理问题，从而保证了矿井的安全生产。概述：根据大宁煤矿的瓦斯来源分析，矿井瓦斯主要来源于开采层3#煤层的瓦斯涌出，部分来源于邻近层的瓦斯涌出和围岩的瓦斯涌出。所以，抽放瓦斯方法选择以预抽本煤层瓦斯为主的抽放方法。国内抽放经验证明，由于预抽排放煤体瓦斯，使煤体发生了收缩变形，当煤

2、体原占据的空间体积不变时，煤体收缩一方面引起了原有的裂隙加大，另一方面也可产生新的裂隙，最终使煤层的透气性增大，因此，长时间的预抽可以取得更好的效果。瓦斯抽放一直是矿井安全生产的重中之重，公司在建矿期间不断加大投资力度，矿井瓦斯抽放取得了明显效果，时至今天，大宁煤矿已配备了具有世界领先水平的VLD-1000型深孔定向千米钻机5台及其配套DDM-MECCADGS钻进实时监测系统，实施本煤层大面积预抽，最大孔深达到1002米，截止至2010年12月底，已完成钻孔数3115个，累计进尺163.27万米，累计抽放纯瓦斯量9.2亿立方米，矿井瓦斯抽放率在70%以上，有效解决了生产中的瓦斯管理问题，从

3、而保证了矿井的安全生产。11一、施工工艺流程设计在每一个孔钻进以前，都需要由专职的设计人员根据钻孔布置要求，尽可能的收集所有的参考资料（地质、测量、地面钻孔、煤层钻孔等），做出欲施工钻孔的设计参数，包括垂直面和水平面的投影图，使钻工明确地清楚该钻孔的钻进意图。开孔在测量系统完成上述校正工作后，即可以到煤矿井下开始钻进。首先用直径为150mm的专用扩孔器扩孔9米，退出扩孔器后进行封孔工作（根据需要选择水泥或聚氨脂封孔），然后将孔内马达放入孔内并连接MECCA钻杆，安装孔口安全装置（包括防喷孔器和预抽气水分离器），依照MECCA孔外仪的提示进行开新孔操作。钻进正常钻进如同传统钻机的操作程序：启动

4、水泵，待孔中返出水，确认返渣正常后方可开始给压钻进，其不同的程序是需要每6米进行一次测量操作，将钻孔的垂直和水平投影坐标相应地画在设计图上，并与设计轨迹进行对比，根据偏移情况决定如何调整弯头方向。11由于矿井地质资料不可能精确地表示出煤层的详细起伏变化情况，所以在实际钻进过程中，要求每间隔一定距离将弯头方向调整为垂直向上，使钻孔快速钻至顶板以确定出顶板所处的层位标高，然后后退到合适位置开分支继续钻进，如此反复，再将两探顶点连线的延长线作为下一段钻进时的参考顶板，从而保证钻孔始终在煤层中钻进。退钻探底由于大宁矿井主采3#煤下部有一夹矸层，夹矸以下有0.5米—1米厚度不等的软煤区域，且瓦斯含量较

5、高，为了更为有效地对此区域进行抽放，在钻孔施工至设计深度退钻时，每间隔约50米进行一次探底，目的使钻孔穿透这层夹矸，为下部软煤带形成一个抽放通道，同时又探测清楚了煤层的厚度情况，更为有效的补充了矿井煤层产状的地质资料。二、钻机施工过程中气、水、煤屑的分离钻机在施钻过程中，为了有效控制钻场的瓦斯浓度以及做好煤屑的分离工作，从而保证安全钻进以及煤、渣的分选，大宁矿井在VLD深孔定向钻机的设计基础上，对气、水、煤屑的分离工作做了进一步的优化，经过改良，这套气、水、煤屑分离装置发挥出了更好的作用，首先，利用孔口封孔器和气水分离器在钻机开孔钻进即对孔内的瓦斯进行不间断的抽放，避免了瓦斯喷孔现象的发生，

6、并保证了钻场内的瓦斯浓度始终保持在规定以内；其二，经过煤水二次分离器的作用，使煤屑和废水得到了很好的分离，利于钻场标准化的管理，其三，预先安装在汇流管上的备抽管，使钻孔的完孔接抽工序更为迅速，同时在钻孔施工过程中因孔内发生异常情况，瓦斯涌出量突然增大时将瓦斯气流及时引入抽放管路中，避免事故的发生三、布孔方式11钻孔布孔方式为钻场扇型施工，每个钻场布孔数量为10～20个不等，孔深200～800米不等，孔底间距为5～10米；钻孔孔深和孔底间距则根据采掘计划确定待掘区域可供的抽放时间、煤层地质条件、煤层透气性等来确定钻孔的设计深度和孔底间距，通过多年实践大宁矿当前布孔如抽放时间可达1年以上的，则施

7、工600-800米的钻孔，钻孔间距8-10米，如抽放时间在6个月左右，则施工300-400米的钻孔，钻孔间距5-8米；钻孔布置则分为垂直工作面顺槽布置、延着工作面顺槽布置、顶板穿层钻孔、立体交叉钻孔等；图一：垂直工作面顺槽的长钻孔示意图，主要是对2个回采工作面及6条掘进顺槽同时进行抽放。图二：垂直工作面顺槽的短钻孔示意图，主要是对1个回采面及3条掘进顺槽同时进行抽放。11图三：延着工作面顺槽的长钻孔示意图，主