淺談煤礦瓦斯抽采鉆具的打撈實踐

劉偉利

(晉能集團 三元煤業(yè)股份有限公司，山西 長治 046000)

瓦斯抽采和錨桿支護是煤礦生產(chǎn)的兩個重要環(huán)節(jié)，在瓦斯抽采鉆孔施工和井巷掘進的錨桿支護中，都需要用專用鉆具對煤壁或巷道圍巖進行鉆孔作業(yè)，以便敷設(shè)瓦斯抽采管路和打設(shè)錨桿，以保障煤礦井下實現(xiàn)安全生產(chǎn)。長期的鉆孔實踐中時有塌孔、卡鉆等事故發(fā)生，甚至造成鉆具脫落埋入孔內(nèi)等問題，因此產(chǎn)生了與其相適應(yīng)的鉆具打撈技術(shù)，但與打撈錨桿鉆具相比，打撈瓦斯抽采鉆具的難度比較大。晉能集團三元煤業(yè)股份有限公司，在煤層瓦斯抽采鉆孔施工中多次遇到鉆具脫落問題，通過采用攻絲錐打撈法和錐形鉆筒打撈法，很好地解決了脫落鉆具的打撈問題[1-5]。

1 攻絲錐打撈法

攻絲錐打撈法，是用絲錐攻入脫落鉆桿內(nèi)部與之聯(lián)接，將脫落鉆桿拉出的一種常見的打撈方法。其工作原理是：當若干聯(lián)接的鉆桿某節(jié)脫落于鉆孔內(nèi)時，受鉆孔空間限制，通常只能采用在與鉆機聯(lián)接的鉆桿頂端安裝攻絲錐，通過鉆機延伸攻絲錐與脫落鉆桿在孔內(nèi)對接，隨著鉆機推進壓力逐步升高，攻絲錐在脫落的鉆桿內(nèi)壁強制攻出絲扣，當套絲達到一定長度時，利用鉆機旋轉(zhuǎn)將鉆桿拉出鉆孔。這種打撈方式比較簡單易于操作，應(yīng)用也比較廣泛，但僅適應(yīng)于脫落鉆桿中心與鉆孔中心位置一致的情況。圖1為攻絲錐結(jié)構(gòu)示意。

2 錐形鉆筒打撈法

鉆機在鉆孔施工過程中，脫落的鉆桿受煤體或地質(zhì)等因素的影響，會產(chǎn)生鉆桿中心與鉆孔中心不一致現(xiàn)象。對于打撈鉆桿中心與鉆孔中心不一致的鉆具，因打撈攻絲錐直徑比孔徑小，絲錐中心難以對準脫落鉆桿中心位置，采用攻絲錐打撈法打撈困難較大。為了使得絲錐錐頭與脫落鉆桿中心同軸，必須采取可調(diào)控脫落鉆桿中心的方法方能奏效。錐形鉆筒打撈器，由于其前邊加裝有錐形鉆筒，常用于打撈鉆桿中心與鉆孔中心不一致的鉆具。圖2為錐形鉆筒打撈器結(jié)構(gòu)示意，在攻絲錐錐體3的外部加裝有錐形鉆筒4，由于脫落鉆桿受錐形鉆筒控制，在鉆機的推進的過程中不斷調(diào)整脫落鉆桿中心位置，使得錐頭與脫落鉆桿中心逐漸趨于同軸，待攻絲錐錐頭與脫落鉆桿端部接觸后，便可進行攻絲聯(lián)接作業(yè)。攻絲聯(lián)接作業(yè)完成后，下一步作業(yè)按照攻絲錐打撈法操作即可，直至將脫落鉆桿拉出鉆孔。

圖1 攻絲錐結(jié)構(gòu)示意

圖2 錐形鉆筒打撈器結(jié)構(gòu)示意

3 脫落鉆具打撈實踐

由于在瓦斯抽采鉆孔施工過程中要產(chǎn)生一定量的煤粉，這些煤粉對于脫落鉆具的打撈會產(chǎn)生影響,尤其對于應(yīng)用錐形鉆筒打撈法打撈脫落的鉆桿影響更大,必須在打撈工具攻絲錐接近脫落鉆具和對脫落鉆具進行攻絲作業(yè)時注水沖孔,沖洗干凈孔內(nèi)的煤粉方能保證打撈工作的順利進行。在三元煤業(yè)南翼瓦斯抽放巷施工本煤層瓦斯抽采鉆孔時，曾多次成功地應(yīng)用上述打撈方法，證明沖洗孔內(nèi)煤粉是非常重要的。

3.1 攻絲錐打撈法應(yīng)用

2018年7月16日，三元煤業(yè)瓦斯抽采隊在南翼瓦斯抽放巷施工312號本煤層瓦斯抽采鉆孔時，當鉆孔施工到87 m(即58根鉆桿)退鉆桿作業(yè)時，僅退出72 m鉆桿(即48根)，孔內(nèi)掉落鉆桿15 m(即10根)。當日八點班進行脫落鉆桿打撈作業(yè)，先在鉆機連接鉆桿頭部安裝固定好攻絲錐頭，后沿著鉆孔緩慢司鉆鉆進。攻絲錐錐頭與孔內(nèi)脫落鉆桿中心的同軸性，是保證脫落鉆桿順利打撈的關(guān)鍵。本次打撈作業(yè)由于脫落鉆桿中心與鉆孔中心位置趨于一致，鉆機推進攻絲錐頭接近脫落鉆桿時，攻絲錐頭與脫落鉆桿端部中心基本相對，緩慢向內(nèi)司鉆感覺阻力加大后，鉆機推進絲錐加壓轉(zhuǎn)動進行攻絲，當絲錐切入脫落鉆桿端部1～2圈時，司鉆感覺正常后繼續(xù)緩慢加壓攻絲。待鉆機推進攻絲錐頭旋轉(zhuǎn)感覺發(fā)硬時，說明攻絲錐已攻滿絲，停止攻絲作業(yè)。此后，保持鉆機同向旋轉(zhuǎn)，退鉆向外拉出脫落的鉆桿。

本次打撈脫落鉆桿作業(yè)，由于沒有發(fā)生二次脫落事故，雖然歷時一個整班，但15 m脫落鉆桿獲得一次打撈成功。

3.2 錐形鉆筒打撈法應(yīng)用

2018年9月22日，該礦在南翼瓦斯抽放巷施工439號本煤層瓦斯抽采鉆孔時，鉆孔施工到171 m(即114根)時因遇巖石退鉆，在退鉆桿過程中發(fā)生了塌孔，僅退出130.5 m(即87根)鉆桿，鉆孔內(nèi)脫落鉆桿40.5 m(即27根)。因為遇巖石坍塌造成塌孔，使得脫落鉆桿中心與鉆孔中心位置產(chǎn)生錯位，所以不適宜采用攻絲錐打撈法打撈脫落鉆桿，需采用具有調(diào)控脫落鉆桿中心作用的錐形鉆筒打撈器，打撈脫落鉆桿。

當日四點班進行打撈作業(yè)，在鉆機連接鉆桿安裝固定好錐形鉆筒打撈器，待鉆進130.5 m(即87根)接近脫落鉆桿時，先接注水器沖洗孔內(nèi)存有的煤粉，而后再繼續(xù)鉆進。由于其攻絲錐安裝位置加裝有一個外徑與鉆孔直徑相同、內(nèi)徑略大于脫落鉆桿外徑的錐形鉆筒，在鉆機推進鉆筒沿著孔壁旋轉(zhuǎn)鉆進時，脫落鉆桿被擠壓進入錐形鉆筒內(nèi)，自然而然使得其中心與鉆孔中心位置趨于一致。此后對脫落鉆桿的攻絲及打撈作業(yè)過程，與攻絲錐打撈法相同。當錐形鉆筒打撈器沿鉆孔的內(nèi)壁鉆入，并逐漸推進錐形鉆筒內(nèi)的攻絲錐與脫落鉆桿頂部接觸，隨著鉆機推進壓力逐步提升，攻絲錐在鉆桿的內(nèi)壁強制攻出絲扣，當鉆機旋轉(zhuǎn)壓力穩(wěn)定后，說明已經(jīng)完成攻絲錐與脫落鉆桿的攻絲連接作業(yè)，此時給鉆桿接上注水器進行旋轉(zhuǎn)沖孔，待鉆孔孔口返出清水后，說明鉆進過程產(chǎn)生的煤粉已沖洗干凈，便利用鉆機退鉆將鉆桿旋轉(zhuǎn)拉出鉆孔。

本次作業(yè)一次打撈出了鉆孔內(nèi)脫落的27根鉆桿，如遇鉆桿發(fā)生二次脫落情況，則需重復(fù)以上作業(yè)即可。

4 結(jié) 語

隨著煤礦開采強度的日益加大，高瓦斯煤礦和井下高瓦斯區(qū)域越來越多，為了確保煤礦安全高效生產(chǎn)，煤礦井下瓦斯抽采已經(jīng)常態(tài)化，在瓦斯鉆孔施工過程中，出現(xiàn)掉具事故在所難免，打撈作業(yè)也不可避免，選擇合適的打撈工具才能順利完成打撈作業(yè)。

三元煤業(yè)的實踐證明，攻絲錐打撈法，適應(yīng)于脫落鉆桿中心與絲錐中心位置一致的情況。錐形鉆筒打撈器，結(jié)構(gòu)簡單，操作方便，更由于錐形鉆筒可自行將脫落鉆桿進行擺向，是脫落鉆桿中心與絲錐中心位置不一致的情況下，打撈鉆具的首選方法。