鶴煤六礦突出松軟煤層施工鉆孔成孔技術

摘 要:松軟突出煤層深孔打鉆技術難度大，需要改進抽放方法。介紹了鶴煤六礦掘進工作面分段打鉆抽放瓦斯的情況，通過采取\"分段抽放，充分卸壓、延伸鉆孔\"方法，有效地解決了松軟突出煤層掘進工作面深孔鉆進的技術難題，降低了鉆進故障率，減少了噴孔、卡鉆等動力現象，提高了鉆進深度和打鉆效率。

關鍵詞：松軟煤層鉆孔成孔技術

中圖分類號：T733文獻標識碼：A文章編號：1674-098X(2011)09(c)-0126-01

1 現行成孔工藝及其現狀

煤層尤其是突出煤層順層鉆孔施工的最大障礙是打鉆工程中的噴孔、垮孔。而發生噴孔、垮孔的原因就是較高的瓦斯壓力、地應力以及煤層的松軟。在未經過任何措施的新區域打鉆過程中噴孔嚴重，更為不利的是因素還是高地應力作用下的煤層的鉆孔作用導致應力重新分布時，在鉆孔壁發生劇烈沖擊性崩裂。

鶴煤六礦是鶴壁礦區煤與瓦斯突出最為嚴重的礦井，所采為單一煤層（二1煤），透氣性系數為0.03～0.045md，屬較難抽放煤層。在瓦斯抽放方面主要存在以下困難：一是開采單一煤層，且煤質松軟，打鉆過程中易出現堵孔、卡鉆、噴孔、鉆具損壞等現象，鉆孔淺，一般施工15～25m時就會發生噴孔、堵（頂）鉆、卡鉆現象，只能等其排放一段時間后在對該鉆孔進行施工，鉆孔效率低。該工藝施工的鉆孔一般在10～25m，鉆進深的也只有30m，對于掘進過程中的瓦斯災害防治也沒有發揮到較好的作用。

同時部分地區的抽放鉆孔還嘗試過用水利排渣。一般施工15m左右就開始噴孔、卡鉆、，嚴重時往往不的不等其自身排放一段時間后再對該鉆孔繼續施工，鉆孔施工時間較長，效率更低。

2 突出松軟煤層深孔打鉆成型技術

2.1 優化壓風管路，解決鉆孔排粉

風力排渣是在突出松軟煤層打鉆的較好的排渣方式：風壓對孔壁的沖擊小，不易破壞孔壁，也不影響煤的瓦斯解吸和泄出，使瓦斯得以自由、快速地泄放，而且泄出的瓦斯和壓風混合，孔內始終只有氣、固兩相流動，發生梗阻的可能性減小。根據氣力輸送原理，孔內的鉆屑能否被壓風吹出，首先是取決于孔內的風速，風速越大，排渣能力越大。鉆孔內的風速與供風壓力有關，隨著鉆孔深度的增加，鉆孔內的壓風阻力越大，鉆孔中壓風的沿程阻力損失也增大。為保證排渣所需的風速，為使風流達到風速，就需要克服風流的各種阻力損失，即需要一定的供風壓力。

根據六礦實際情況，實際打鉆風壓必須在0.65MPa以上，風量必須保證4～4.5m3/min。當壓風不能滿足要求時，必須采取井下移動壓風機來解決。為保證打鉆風壓，可以通過更換大管徑風管，以增大鉆孔風壓，提高鉆孔的排粉量。

2.2 加強地質資料分析，增加對打深孔的技術支持

當地質條件變化、出現地質構造時，抽放鉆孔極易打到煤層頂、底板上，無法打深孔，影響鉆孔的深度。在施工抽放鉆孔地質條件變化時，及時作圖分析，確定合適的方位、傾角，為提高鉆進深度提供重要的技術支持。

2.3 應用合適的鉆機，確保鉆孔施工深度

隨著鉆孔深度的增加，鉆桿與鉆孔間接觸的摩擦面積和鉆桿本身的重量都相應地增大。另外，在軟煤中鉆進時，鉆孔內瓦斯快速解吸成游離瓦斯，形成瓦斯壓力，造成頂鉆，需要較大的給進力。因此，鉆機的旋轉扭矩和給進力必須大幅度增加。同時考慮到順層鉆孔施工時，受巷道斷面的制約，且搬運、移動較為麻煩，考慮到鉆機的外型尺寸，宜選擇搬運、安裝較為方便的150型鉆機，確保給進壓力和較大的扭矩，保證鉆孔的施工深度。

3 突出松軟煤層深孔打鉆操作要點

實現松軟煤層中的深孔打鉆，必須采取綜合配套工藝來解決，包括：鉆孔設計、打鉆設備和打鉆工藝等。同時，側重進行了打鉆工藝的研究，提出了“低壓慢進、邊退邊進、高壓排粉、掏空前進”十六字軟煤打鉆工藝。

3.1 穩固鉆機

首先要根據鉆孔設計移定鉆機位置，鉆機底部用墊木墊在實底上，用立柱控制鉆機位置，防止鉆機在鉆進過程中震動，導致鉆桿在鉆進過程中擺動，形成鉆孔偏離中心，孔壁不平直，增加阻力，削弱前進能力，或孔壁受鉆桿擺動影響而被破壞，增加垮孔、塌孔、堵孔的誘導因素。因此穩固鉆機是打鉆前重要環節，也是打深孔的基礎。

3.2 低壓慢進

鉆機給進壓力的極限值是固定的，不同情況要掌握不同的給進壓力。壓力升高的原因是穿層、堵孔、鉆具損壞，致使壓力突然變化。當給進壓力突然升高時必須停止鉆進繼續保持壓風排粉或撤鉆退鉆，等給進壓力正常后再繼續鉆進。

鉆進速度必須保持適當，軟煤分層中鉆進主要是降速，通過降速充分排粉，減少孔內集粉，同時也能降低鉆機給進壓力，所以軟煤鉆進速度要比硬煤慢。鉆進速度可用每推進一根鉆桿記錄所用的時間，硬煤鉆進時一般掌握每根鉆桿3min左右，給進壓力0.5～0.7MPa；軟煤鉆進時一般掌握每根鉆桿5min左右，給進壓力0.5MPa以下；鉆進過煤層夾矸時一般掌握每根鉆桿8min左右，給進壓力0.7MPa左右。

3.3 高壓排粉

排粉的好壞，直接關系到鉆孔的成敗，如果排粉不暢，不僅造成堵孔、卡鉆，而且有可能磨擦發熱產生高溫，嚴重時還可導致鉆孔內起火。鉆孔排粉好依托兩個條件：保證打鉆風壓和風量、規范操作。實際測定風壓必須在0.5MPa以上，風量必須保證3～4.5m3/min。當風壓不能滿足要求時，必須采取井下移動壓風機來解決。

鉆進過程中嚴格執行“低壓慢進、邊退邊進、高壓排粉、掏空前進”軟煤打鉆工藝，所退鉆桿數根據排粉效果確定，嚴禁在排粉不暢的情況下強行進退，有時可以先停止進退，送風排粉，使鉆桿活動后再進退。

4 結論

（1）突出松軟煤層深孔打鉆工藝簡單，技術可行，能大幅度提高松軟鉆孔的施工深度（平均達到65m，最深達到90m），杜絕了工作面空白帶。

（2）鉆孔衰減系數減小，抽放效果提高，很好地起到了區域防突作用。

（3）杜絕了工作面瓦斯超限，實現高產高效，經濟效益和社會效益十分顯著。

參考文獻

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