煤礦井下瓦斯抽放鉆孔施工裝備與技術(shù)

陳 彪

(山西新景礦煤業(yè)有限責(zé)任公司，山西 陽泉 045000)

0 引言

煤礦是工業(yè)發(fā)展中需要的一項重要能源，對于促進我國經(jīng)濟的發(fā)展具有重要意義。在煤礦開采過程中，由于各種因素的影響，使得煤礦井下開采過程中會出現(xiàn)瓦斯事件，這對于煤礦企業(yè)的發(fā)展是非常不利的。因此，研究煤礦井下瓦斯抽放鉆孔施工裝備與技術(shù)具有十分重要的意義。

1 井下瓦斯抽放鉆孔施工裝備

1.1 鉆機

在煤礦瓦斯抽采的過程中需要的重要施工裝備是鉆機。鉆機在施工中需要充分確保其安全性及穩(wěn)定性。在使用鉆機的過程中，由于井下惡劣的環(huán)境，也需要考慮在井下的環(huán)境如何更好地使用鉆機的同時保證施工的安全性，一般來說，鉆機都需要花費較長的時間才能夠適應(yīng)井下的惡劣環(huán)境。另外，鉆機需要根據(jù)不同的工作環(huán)境進行經(jīng)常性地轉(zhuǎn)移調(diào)整，這就需要煤礦工人在操作鉆機的過程中具有較為嫻熟的技術(shù)，這樣才能夠有效保證鉆機作業(yè)。

1.2 鉆頭

鉆頭是鉆機中的重要零件之一，在實際開采煤礦應(yīng)用鉆機的過程中，應(yīng)當(dāng)注意根據(jù)不同的煤層情況為鉆機選擇合適的鉆頭，才能夠有效提高煤礦開采的效率。鉆頭的材料選擇也是非常重要的，往往需要結(jié)合煤、巖石的軟硬程度來選擇合適的鉆頭。通常來說，在開采煤礦的過程中遇到較為堅硬巖石的概率較低。當(dāng)然，如果應(yīng)用硬度較高的合金鉆頭是有助于提升鉆進效率。隨著當(dāng)前鉆頭生產(chǎn)技術(shù)的日益成熟，也有越來越多的廠家根據(jù)實際情況對鉆頭的生產(chǎn)工藝進行創(chuàng)新，如很多鉆頭已經(jīng)增加了諸如反切削、防噴和自排粉的重要作用，這些新的鉆進技術(shù)對于提升鉆孔效率具有非常重要的作用。

1.3 鉆桿

我國煤炭在很長的一段時間內(nèi)都在使用地面鉆探用鎖接手鉆桿，這種類型的鉆桿產(chǎn)生概率的故障較高，其使用的壽命也較短，對于煤礦企業(yè)的生產(chǎn)非常不利。在上個世紀，使用較為普遍的鉆桿是手動鉆桿，但是隨著現(xiàn)代社會科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，也使得鉆桿的技術(shù)得到了一定程度的發(fā)展，自動化的鉆桿開始在煤礦企業(yè)中得到較為普遍的應(yīng)用，鉆桿技術(shù)發(fā)展的同時，也促進了煤礦井下瓦斯抽放鉆孔施工技術(shù)的發(fā)展。

1.4 輔助裝備

在煤礦井下瓦斯抽放鉆孔的實際施工過程中，除了會應(yīng)用到鉆機、鉆頭、鉆桿這些重要的裝備外，也會涉及到其它一些比較重要的輔助裝備，譬如測試儀、穩(wěn)定器、空口裝置以及打撈工具等等。這些裝備在煤礦井下瓦斯抽放鉆孔的實際施工過程中都發(fā)揮著非常重要的作用，可以說，沒有這些設(shè)備，實際的鉆孔施工將不能有效開展。通過應(yīng)用這些設(shè)備，對于提高鉆孔的效率有非常重要的作用。

2 煤礦井下瓦斯抽放鉆孔施工技術(shù)

2.1 水力正循環(huán)鉆進技術(shù)

瓦斯抽放鉆進技術(shù)所包含的技術(shù)類型是非常多的，其中應(yīng)用較為普遍的是水力正循環(huán)孔口回轉(zhuǎn)技術(shù)。在應(yīng)用水力正循環(huán)孔口回轉(zhuǎn)技術(shù)需要應(yīng)用到清水，并結(jié)合鉆孔和鉆桿一起開展煤炭地下鉆進工作。按照實際的施工環(huán)境的不同，需要采取不同的水循環(huán)的方式，通常包括動壓和靜壓2種不同的水循環(huán)方式。一般來說，如果需要開采煤礦的煤層較淺，在這種情況下鉆孔就顯得相對容易，這時候使用靜壓的水壓方式即可，不僅可以幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，也能夠有效保證實際的開采效率；如果在實際煤礦的開采過程中遇到較為復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，就需要使用到動壓的水循環(huán)方式，在這樣的情況下，才能夠有效保證鉆井的暢通無阻。因此，在實際煤炭鉆孔的過程中，應(yīng)當(dāng)注意根據(jù)實際施工環(huán)境的不同選擇合適的水循環(huán)方式，這樣才能夠在保證開采質(zhì)量的同時，保證企業(yè)的經(jīng)濟效率以及開采的安全性和穩(wěn)定性，減少在煤礦開采過程中安全事件的發(fā)生。

2.2 多級組合鉆具防突鉆進技術(shù)

多級組合鉆具防突鉆進技術(shù)也是煤礦井下瓦斯抽放鉆孔施工中所應(yīng)用的重要施工技術(shù)，這種技術(shù)應(yīng)用起來相對較復(fù)雜，當(dāng)面臨一些較為復(fù)雜的具有突出危險煤層時，通常都需要采用多級組合鉆具防突鉆進技術(shù)。應(yīng)用這種技術(shù)，可以充分將不同的煤層分開，從而實現(xiàn)瓦斯在不同煤層上的不同釋放，有效避免了瓦斯安全事故的發(fā)生，有效保證了煤礦施工人員的安全。另外，在實際應(yīng)用多級組合鉆具防突鉆進技術(shù)的過程中，需要應(yīng)用小鉆頭作業(yè)，這樣才能夠保證鉆孔的穩(wěn)定性，有效避免噴孔及瓦斯事件的發(fā)生。之所以被稱為多級組合鉆具防突鉆進技術(shù)，其重要原因主要在于其應(yīng)用了3種不同等級的鉆頭，并將這些不同等級的鉆孔有機結(jié)合起來，3種不同等級的鉆頭的直徑都是不同的，第一等級的鉆頭直徑相對較小，第三等級的鉆頭直徑最大。在實際安裝的過程中，應(yīng)當(dāng)注意的是需要根據(jù)等級的不同安裝不同等級的鉆頭并將其有效結(jié)合起來，這樣才能在開采過程中充分保證3種不同等級的鉆頭發(fā)揮其在鉆進過程中防突的重要作用。

2.3 穩(wěn)定組合定向鉆進技術(shù)

穩(wěn)定組合定向鉆進技術(shù)也是煤礦井下瓦斯抽放鉆孔施工過程中應(yīng)用較為普遍的一項重要施工技術(shù)。應(yīng)用穩(wěn)定組合定向鉆進技術(shù)，能夠有效控制鉆孔的軌跡。在實際施工過程中，也需要注意很多事項，通常來說，會將第一個穩(wěn)定器安裝在離鉆頭較近的地方，而將第二個穩(wěn)定器安裝在離鉆頭較遠的地方。在實施過程中，需要鉆頭離穩(wěn)定器的距離較近，在這樣的情況下，可以有效保證鉆頭能夠上翹，這對于提升鉆孔效率是非常有幫助的。在實際鉆孔的過程中，需要對實際的鉆頭的穩(wěn)定性進行檢測。檢測的重要根據(jù)就是施工作業(yè)環(huán)境，不同的施工作業(yè)環(huán)境，其鉆頭的穩(wěn)定性是不同的，為了有效保證鉆頭的穩(wěn)定性，有效提升鉆孔的效率，需要作的一項重要工作就是在鉆孔前對不同的施工作業(yè)環(huán)境開展相應(yīng)的調(diào)查，再根據(jù)實際的作業(yè)環(huán)境選擇合適的鉆頭及穩(wěn)定器。在充分調(diào)查的基礎(chǔ)上，所選擇的鉆頭及穩(wěn)定器才是適合施工的作業(yè)環(huán)境的，在這種情況下才能夠有效保證鉆進效率。除了根據(jù)施工環(huán)境的不同選擇合適的鉆頭和穩(wěn)定器外，也需要根據(jù)施工環(huán)境的不同選擇較為合適的鉆機，這樣可以充分保證實際的鉆進效率。

2.4 空氣鉆進技術(shù)

空氣鉆進技術(shù)也是煤礦井下瓦斯抽放鉆孔施工中所應(yīng)用到的重要技術(shù)之一。之所以被稱為空氣鉆進技術(shù)，其重要原因主要在于應(yīng)用該技術(shù)的過程中，要通過壓縮空氣的方式來實現(xiàn)鉆孔的重要目的?？諝忏@進技術(shù)在煤炭開采過程中主要是應(yīng)用于煤層較為松散的狀況。在這種情況下，通過應(yīng)用空氣鉆進技術(shù)，可以達到提高鉆進效率的重要目的?？諝忏@進技術(shù)在實際應(yīng)用過程中的范圍是非常廣泛的，需要注意的是在使用的過程中需要使空氣能夠到達鉆頭的底部，從而保證空氣在鉆孔內(nèi)有較高的風(fēng)流，這樣可以極大地提高鉆進效率，也有利于鉆進作業(yè)結(jié)束后的排渣作業(yè)。

3 結(jié)語

隨著煤礦瓦斯抽采技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，在煤礦井下瓦斯抽放鉆孔的實際施工過程中采用合適的施工技術(shù)尤為重要。目前來看，在煤礦井下瓦斯抽放鉆孔實際施工中使用較為普遍的裝備主要有鉆頭、鉆機以及鉆桿，主要的施工技術(shù)包括水力正循環(huán)鉆進技術(shù)、多級組合鉆具防突鉆進技術(shù)、穩(wěn)定組合定向鉆進技術(shù)、空氣鉆進技術(shù)。