淺析大通徑鉆桿鉆孔內下篩管新技術

孫玉龍

摘要：本文淺析煤礦機風工作面順層鉆孔下篩管的重要性。機風巷工作面瓦斯治理問題便成為制約安全生產的重要因素。因此，研究機風巷工作面瓦斯抽采治理問題成為了重要的課題，以正確的理論指導現場安全生產成為了勢在必行的途徑。本文分析介紹順層鉆孔施工過程中采用大通徑鉆桿配合開閉式鉆頭，采用鉆桿內下篩管的原因，并針對其原因在生產過程中采取安全技術措施進行研究。

關鍵詞：瓦斯治理;打鉆施工;大通徑鉆

引言

在煤層開采過程中，采用綜合機械化回采時，首先要解決的就是前期高瓦斯區域穿層消突，煤層的瓦斯治理問題。目前，煤礦機風巷瓦斯治理主要采用6500 型坑道鉆機打順層鉆孔施工工藝，其配套的主要設備有鉆機、鉆桿和鉆頭選型。由于煤層賦存傾角、煤巖性的影響，鉆孔施工結束后下篩管、封孔管以及連管抽放瓦斯是影響工作面能否正常回采的關鍵，因此下篩管保證鉆孔的瓦斯抽放效果十分重要，必須采取相應的工藝措施來控制。只有這樣才能保障煤炭回采時的安全，使煤炭資源得到合理回收，本文以淮北礦業許疃礦3238 工作面機風巷順層鉆孔瓦斯治理為例，并以大通徑鉆桿桿內下篩管新工藝前后的鉆孔瓦斯濃度比較，淺析大通徑鉆桿內下篩管新技術在瓦斯治理方面的實踐經驗。

1 改進前下篩管施工工藝

許疃礦3238 工作面煤層厚度1.30～3.75m，平均2.60m。煤層賦存較穩定，結構復雜，以一層薄夾矸為主。該工作面地質構造復雜，主要構造為斷裂構造。工作面煤系地層總體呈南北走向，向東傾斜的單斜構造，煤層在走向上有幾處起伏。煤層傾角3～32°，瓦斯含量4.5-5.2m?/T 米，平均20°。

施工工藝：順層鉆孔施工鉆機選用型ZDY6500LP（A）型，鉆桿采用Φ73mm 三棱鉆桿，開孔時用Φ133mm 復合鉆頭開孔1 米，提鉆后安裝防噴孔裝置，Φ113mm 復合鉆頭施工至終孔提鉆，采用提完鉆全程下篩管施工工藝。防止封孔后因巖石段鉆屑淤積在孔內形成壓力氣室，確?？變韧咚贯尫磐ǖ?，保證鉆孔抽采的連續性，防范成孔后的噴孔事故。

1.1 提鉆后下篩管下不到位的主要原因分析

1）鉆孔施工成型后，由于孔內巖性差易破碎、地質構造復雜，出現不同程度的塌孔，孔內出水等問題。

2）鉆孔施工后，鉆孔巖煤粉未吹凈，導致少量的煤巖粉滯留在孔內。

3）由于施工俯角順層鉆孔，鉆孔設計深，同一施工地點兩處施工用風，導致壓風弱，鉆孔返渣弱，導致部分煤巖粉集聚在孔內。

4）操作流程不規范。盲目追求鉆進效率，未合理調配鉆進參數。鉆孔施工過程中，鉆進速度過快，孔內煤巖性變化時未做到“輕壓慢進”，軟煤層內施工未做到“勤提鉆多排渣”，未充分排渣，孔內煤巖粉不能及時排出造成堵孔而出現噴孔。

1.2 提鉆后下篩管下不到位的應對措施

1）分段提鉆桿，鉆桿每提20-30 米，采用壓風吹一次孔內煤巖粉，每次吹孔5-10 分鐘，始終保持鉆孔前后的暢通。

2）鉆桿提完后，提前做好篩管連接的準備工作，保證在鉆孔塌孔前迅速將篩管下到孔底。

2019 年1-6 月份，許疃煤礦3238 工作面機巷施工167 個順層鉆孔，平均孔深98 米，約16440 米。下Φ32mm 篩管1140 米，孔內下篩管長度約達到6.9%，連管合茬抽放1 個月， 鉆孔的平均瓦斯濃度30%-40%左右，下篩管達不到管到底，下篩管效果較差，單孔瓦斯濃度較低，瓦斯抽采效果不理想。

2 改進后下篩管施工工藝

施工鉆機選用型ZDY6500LP（A）型，鉆桿采用Φ大通徑73mm鉆桿，開孔時采用復合鉆頭Φ133mm 擴孔1 米，提鉆后安裝防噴孔裝置，Φ103mm 開閉式鉆頭施工至終孔，采用邊提鉆邊從鉆桿內下Φ32mm 篩管。

2.1 鉆桿內下篩管下到位的主要原因分析

鉆孔施工成型后，由于孔內鉆桿對鉆孔周圍形成一個封閉式保護，孔內煤巖粉不易在短時間內塌孔，孔內始終保持暢通。

2.2 采用開閉式鉆頭鉆桿內下篩管工藝難點分析

1）開始使用Φ32mm 篩管端頭采用防塵帽，從鉆桿中下篩管，通過開閉式鉆頭時，鉆頭正常打開。提鉆桿3-5 米后，從鉆桿內下篩管，篩管被提出的鉆桿向后帶出，導致重復推篩管、下篩管，100多米的鉆孔下篩管大約2 小時左右，下篩管影響時間長。

2）Φ32mmPVC 篩管端頭采用Φ32mm 懸掛后，從鉆桿中下篩管，通過開閉式鉆頭，鉆頭正常打開。提鉆桿10-20 米后，從鉆桿內下篩管，懸掛正常打開后，下篩管約1.5 小時左右。

2.3 采用開閉式鉆頭鉆桿內下篩管工藝注意事項

1）使用Φ133mm 復合鉆頭開孔施工1m 后提鉆，規范安裝防噴孔裝置，抽采負壓不小于13Mpa，全程打開使用。

2）使用Φ103mm 開閉式鉆頭繼續鉆進施工，施工中如遇到錨桿、錨索等，及時停止鉆進，防止開閉式鉆頭蓋打壞造成煤巖堵孔不返渣引起抱鉆事故。提鉆后就近進行補開孔。

3）鉆進施工中要輕壓慢進，壓風不得低于0.5 Mpa，否則，停止施工鉆進。堅持邊打邊沖，確保鉆孔后路暢通。

4）鉆孔施工至終孔后，將鉆桿及孔內巖粉沖凈，鉆桿提出2m后，Φ32mm 篩管安裝好懸掛后，絲扣上緊不松動，從鉆桿內下懸掛及Φ32mm 篩管，篩管絲扣上緊不脫落。下到終孔位置，懸掛打開后開始提鉆，直至全程下完篩管。

5）下篩管前，要對所使用的PVC 篩管絲扣及接頭進行檢查，確保篩管不堵塞、不彎曲、絲扣完好。

2020 年4 月至5 月，許疃礦施工順層鉆孔61 個，平均孔深98 米，約6065 米。下Φ32mmPV 篩管5943 米，孔內下篩管長度由原來的6.9%提高到98%，連管合茬抽放1 個月，鉆孔的平均瓦斯濃度在70%左右。

3 結論

針對綜采工作面順層鉆孔瓦斯治理條件下的諸多技術難題，首先必須做好鉆機、鉆具選型和合理配套的技術措施作為保障，并積極探索使用瓦斯治理新技術新工藝，加強與先進單位的技術交流與合作。采取“走出去，請進來”以及與科研院校合作的方式，就“解決打鉆瓦斯治理問題”加強技術交流與合作，取長補短，解決問題。積極推廣成熟的瓦斯治理經驗。

（淮北礦業（集團）有限責任公司 工程處鉆探分公司，安徽 淮北 235000）