螺旋鉆桿圓弧形三棱鉆桿和肋骨鉆桿在大淑村礦的應用

摘要：為了解決鉆機在高瓦斯強突軟煤層中不能打深孔的問題，冀中能源峰峰集團大淑村礦針對本礦煤層的特點與原因，采取給鉆機配套各種鉆桿和高壓風的手段。取得了一定效果，鉆孔深度得到了提高。

關鍵詞：高瓦斯強突軟煤層 各類鉆桿 鉆孔深度

大淑村礦原設計礦井相對瓦斯涌出量為30.14m3/t，2#煤層瓦斯壓力為0.96MPa，煤層透氣性系數為λ=

0.861m2/MPa2·d，屬較難抽放煤層。我礦被鑒定為突出礦，我礦2#可采煤層定為突出層，煤層自身透氣較差，煤質較為松軟，有煤與瓦斯動力現象。本煤層鉆孔成孔率較低，經常發生堵孔和夾鉆情況，鉆孔成孔率低，成孔深度淺。掉鉆現象嚴重，以致煤層瓦斯抽采效果差，阻礙了礦井安全生產的大好形勢。怎樣解決煤體煤質較軟的情況下打鉆成功的問題是我礦施工抽放鉆孔的一大難題。下面就我礦在瓦斯抽放鉆孔施工中使用的工藝和遇到的問題進行簡單的分析并對幾種不同工藝存在的優缺點進行比較。

1 螺旋鉆桿施工本煤層鉆孔

螺旋鉆桿施工時鉆桿與煤體摩擦鉆進，通過鉆機發生的動力經過光桿傳遞給螺旋鉆桿以及鉆頭，鉆孔孔底及鉆孔壁產生的煤粉由螺旋鉆桿的排粉通道排至孔外，發生原理是螺旋鉆桿和鉆孔孔壁之間成了一個螺旋排渣通道。

優點：①因為螺旋鉆桿可以及時排出鉆孔施工過程中產生的煤粉，可以最大程度的降低對煤層的破壞，也沒有中間介質加大孔底煤的破壞，可以在本煤層中進尺較高。②因為2#煤層中瓦斯含量較高，在鉆孔施工過程中經常發生噴瓦斯現象，瓦斯噴出后，鉆孔相應會出現夾鉆現象，但由于鉆機扭矩較大，鉆桿連接方式可采取倒轉，能夠簡便的處理埋鉆事故，保證了鉆孔正常施工。③在鉆孔施工過程中排渣量大，能夠提高鉆孔單孔的排渣量，并提高施工鉆孔后的防突效果。

缺點：①鉆桿沒有水的潤滑，長時間和煤體進行干摩擦容易產生高溫甚至火花，使摩擦力增大，鉆桿容易老化，受煤體條件影響鉆進速度慢。②由于是干鉆進，施工現場煤塵飛揚，煤塵容易對下風側人員造成傷害，且煤粉容易被抽放管路的負壓帶進管路，對管路造成威脅。

其它特點：鉆孔施工過程中，因為鉆孔出渣距離遠，鉆孔壁摩擦阻力加大，鉆孔內煤粉增多，鉆孔內壁空間變小。因此只要發覺鉆孔內排渣量變少，及時停止施工，嚴禁鉆孔繼續施工，增加埋鉆概率。

2 肋骨鉆桿施工本煤層鉆孔

肋骨鉆桿是在光面鉆桿的表面增加一定尺寸螺旋葉片的鉆桿，鉆進過程中，由于重力作用，鉆桿柱偏離鉆孔軸線，緊貼下孔壁形成偏心環空，鉆屑在重力的作用下會在下孔壁堆積。鉆孔施工時，鉆桿對鉆孔壁下方的積煤起到引導排出作用，增加了排渣效率。

優點：①肋骨鉆桿鉆進完全可以應用原有型號和規格的鉆進設備和配套鉆具，減少了設備更換所增加的費用，加大了鉆桿的適用范圍。②肋骨鉆桿的結構和特點可以形成正常的排渣通道，通過鉆桿旋轉排渣，壓風可以將鉆削和煤粉帶走，極大的降低了埋鉆事故發生。

缺點：①由于是干鉆進且使用風力排渣，施工現場煤塵不容易得到控制，對鉆孔施工人員和下風側施工人員造成傷害，且煤粉容易被抽放管路的負壓帶進管路，對管路造成威脅。②由于肋骨鉆桿采用錐形絲扣擰接，鉆桿在鉆進過程中不可反轉，對埋鉆、卡鉆的處理能力不強，還需要時刻注意鉆進的速度和鉆進的壓力。

3 圓弧形三棱鉆桿施工工藝

圓弧形三棱鉆桿的各個面相連接為圓弧，各個面在鉆孔施工時形成相應通道，加強了煤粉排出量，鉆孔施工過程中采用風排渣。

優點：圓弧形三棱鉆桿利用三角形穩定性好和弧形鉆桿磨擦力小，減少了鉆進過程中埋鉆和抱鉆現象的發生，加深了鉆孔的終孔孔深。

缺點：①由于是干鉆進且使用強壓風排渣，施工現場煤塵大，回風側巷道內煤塵大，對鉆孔施工人員和下風側施工人員造成傷害。②在鉆孔施工過程排渣量較為有限，鉆孔單孔的排渣量較少，鉆孔施工后的防突效果相對較弱。

4 各類鉆桿的鉆孔施工情況

我礦在制定了相應的施工措施后使用各種規格鉆桿在172103工作面上、下順槽施工了本煤層瓦斯抽采鉆孔。

172103綜放工作面工作面下伏各煤層均未開采。172103煤層原始煤瓦斯含量為6.0～9.46m3/t。煤層賦存穩定，一般厚5.3m，局部煤層厚度略有變化。

表1 鉆孔施工數據表

[鉆桿

類型

螺旋鉆桿

肋骨鉆桿

圓弧形三棱鉆桿][施工鉆孔

個數（個）

152

15

140][施工鉆孔

總進尺（m）

6840

750

9100][最深鉆孔

長度（m）

65

61

92][最淺鉆孔

長度（m）

24

25

45][鉆孔平均

深度（m）

45

50

65]

通過表1可以看出，使用圓弧形三棱鉆桿施工本煤層鉆孔施工深度增加。最深孔92m，相比較于其它鉆桿施工最深鉆孔65m提高27m，孔深提高41.5%；平均孔深達65m，比其它類型鉆桿平均孔深50m提高了30%，達到了較好的鉆孔施工水平。

通過實踐證明圓弧形三棱鉆桿在解決本煤層鉆孔施工加大深度時具有優勢，能夠減少本煤層鉆孔施工過程中的鉆孔事故。圓弧形三棱鉆桿施工工藝可以滿足施工需求。通過對本煤層鉆孔施工工藝不斷的探索，圓弧形三棱鉆桿施工本煤層鉆孔工藝得到了認同。

參考文獻：

[1]《礦井瓦斯抽放理論與技術》.

作者簡介：胡彬?。?986-），男，河北邯鄲峰峰礦區人，2007年畢業于永城職業學院礦井通風與安全專業，現任冀中能源峰峰集團有限公司大淑村礦通風區副區長。