礦山井下瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)與裝備

扈國(guó)紅

摘 要：瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)是礦山井下開(kāi)采的一種主要技術(shù)形式之一，具有采礦效率高、專業(yè)技術(shù)強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。本文主要是在充分分析開(kāi)采技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合礦山開(kāi)采的實(shí)際情況和技術(shù)手段，重點(diǎn)分析礦山開(kāi)采技術(shù)。

關(guān)鍵詞：礦山;井下瓦斯;抽采鉆孔;施工技術(shù);裝備

在施工的過(guò)程中要保證施工安全。一般來(lái)說(shuō)，鉆井平臺(tái)的造價(jià)相對(duì)較高。鉆井設(shè)備適應(yīng)基土的惡劣環(huán)境需要很長(zhǎng)時(shí)間。此外，鉆井設(shè)備的好壞在一定程度上決定了施工的效率。因而，無(wú)論是對(duì)施工設(shè)備，還是施工技術(shù)進(jìn)行相應(yīng)的改進(jìn)，都對(duì)促進(jìn)我國(guó)經(jīng)濟(jì)發(fā)展具有重要意義。在開(kāi)采時(shí)，要根據(jù)不同的工作環(huán)境采取不同的技術(shù)和設(shè)備。在礦山開(kāi)采的這一過(guò)程中，由于多種因素的影響，礦山井下開(kāi)采過(guò)程對(duì)礦山工人在鉆井平臺(tái)作業(yè)過(guò)程中的素質(zhì)提出了更高的要求。它要求工人對(duì)于礦山企業(yè)發(fā)展過(guò)程中十分清楚，并且非常熟悉相關(guān)的技術(shù)，能夠有效地保證鉆井平臺(tái)的運(yùn)行。

1 瓦斯抽采鉆孔技術(shù)所要采用的設(shè)備

1.1 鉆機(jī)

在施工的過(guò)程中，設(shè)備的選擇極為重要，在礦山瓦斯抽放過(guò)程中，需要結(jié)合巖石來(lái)選擇合適的鉆頭。鉆井平臺(tái)在施工中需要充分保證其安全穩(wěn)定，一般來(lái)說(shuō)，在礦山開(kāi)采過(guò)程中發(fā)現(xiàn)巖石都相對(duì)堅(jiān)硬，再加上地下環(huán)境較為惡劣，對(duì)鉆井設(shè)備的使用有一定的要求，如果使用高硬度聯(lián)盟USO鉆頭，那么將有助于提高鉆井質(zhì)量效率。當(dāng)然，鉆井設(shè)備的選擇與當(dāng)前鉆頭生產(chǎn)技術(shù)的發(fā)展有著緊密的聯(lián)系。

1.2鉆桿

鉆桿也是礦山瓦斯鉆井的處理設(shè)備。在鉆井技術(shù)中，它主要用于礦山井下的連接和輸送。挖掘鉆桿內(nèi)部主要由數(shù)字程序進(jìn)行控制的，外部主要由摩擦焊接控制。當(dāng)內(nèi)部程序根據(jù)控制命令進(jìn)行區(qū)域性鉆孔運(yùn)動(dòng)時(shí)，外部摩擦焊接部位會(huì)增加鉆孔部分瓦斯密度，以此支撐壓力，以保證承受的重力的相對(duì)平衡，保證在礦山井下運(yùn)輸過(guò)程中應(yīng)用的安全性。要充分發(fā)揮瓦斯抽放鉆孔技術(shù)在礦山井下開(kāi)采調(diào)控的作用，必須重視鉆桿的外承載力。并且確保內(nèi)能系統(tǒng)指令傳遞的靈活性。

1.3鉆頭

礦山開(kāi)采的外部環(huán)境主要是火成巖或變質(zhì)巖，內(nèi)部開(kāi)采的強(qiáng)度較大。鉆頭作為支撐部分，是瓦斯抽放鉆井技術(shù)實(shí)施的主力軍。如果瓦斯抽放鉆孔施工中，使用的鉆機(jī)質(zhì)量較差，那么很容易出現(xiàn)礦井瓦斯殘留問(wèn)題。對(duì)于以后的礦山井下開(kāi)采工作，將存在很大的施工隱患。在選擇用于地下采礦的鉆頭時(shí)，首先要考慮其硬度。從實(shí)際的礦山開(kāi)采的情況來(lái)看，用于瓦斯抽放鉆孔技術(shù)施工的鉆頭主要有硬質(zhì)合金和金剛石復(fù)合芯片兩類。這種鉆頭硬度高，能有效突破礦山井下巖石厚度，提高井下排水鉆孔效率。

2 瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)的主要形式

2.1 液壓循環(huán)鉆井技術(shù)

瓦斯抽放鉆井技術(shù)有多種類型，其中正液循環(huán)孔板旋轉(zhuǎn)技術(shù)被廣泛應(yīng)用。在應(yīng)用液壓循環(huán)技術(shù)時(shí)，應(yīng)結(jié)合鉆孔和鉆桿來(lái)進(jìn)行井下礦山鉆探工作。根據(jù)實(shí)際施工環(huán)境，需要不同形式的水循環(huán)，包括動(dòng)壓和靜壓。一般來(lái)說(shuō)，如果要開(kāi)采的層比較淺，在這種情況下鉆孔是相對(duì)容易的。此時(shí)，可以采用靜水壓，這不僅可以幫助企業(yè)降低生產(chǎn)成本，還可以有效地保證開(kāi)采的效率;如果實(shí)際的礦山開(kāi)采過(guò)程中遇到了更復(fù)雜的地質(zhì)環(huán)境，那么壓力水的動(dòng)態(tài)流動(dòng)是必要的。在這種情況下，使用動(dòng)壓的水循環(huán)方式可以有效地保證鉆井的順利進(jìn)行。因此在實(shí)際的礦山鉆探過(guò)程中，必須根據(jù)實(shí)際的建筑環(huán)境，慎重選擇合適的水循環(huán)方式，以保證開(kāi)采質(zhì)量、公司經(jīng)濟(jì)效益和開(kāi)采安全穩(wěn)定，減少礦山開(kāi)采過(guò)程中安全事故的發(fā)生。

2.2 多級(jí)組合鉆具突鉆進(jìn)技術(shù)

瓦斯多級(jí)組合鉆具突鉆進(jìn)技術(shù)也是礦山建設(shè)中的一項(xiàng)重要技術(shù)。這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用比較復(fù)雜。面對(duì)一些復(fù)雜危險(xiǎn)的爆炸性層，通常需要采用多級(jí)組合鉆具突鉆進(jìn)技術(shù)。該技術(shù)的應(yīng)用，可將不同礦層完全分離，以獲得不同礦層不同瓦斯的釋放，有效防止瓦斯安全事故的發(fā)生，有效地保障礦山施工人員的安全。另外，在多級(jí)擴(kuò)音器鉆具組合鉆進(jìn)技術(shù)的實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，需要采用小鉆頭操作，為了保證鉆井的穩(wěn)定性，有效防止爆炸和瓦斯事件的發(fā)生。之所以稱之為多級(jí)組合鉆具突鉆進(jìn)技術(shù)，主要是因?yàn)椴捎昧巳N不同程度的鉆頭，并將這些不同程度的鉆有機(jī)地結(jié)合在一起。三種不同程度鉆頭的直徑不同。第一級(jí)直腸直徑較小，第三級(jí)較大。在沒(méi)有實(shí)際安裝過(guò)程的情況下，必須注意需要根據(jù)不同的等級(jí)安裝不同等級(jí)的鉆機(jī)，并對(duì)其進(jìn)行有效的組合。只有這樣，才能保證三種不同級(jí)別的鉆機(jī)在鉆井過(guò)程中起到防止爆炸的重要作用。

2.3 穩(wěn)定組合定向鉆進(jìn)技術(shù)

礦山井下環(huán)境相對(duì)復(fù)雜，有別于開(kāi)采天然氣等流動(dòng)性強(qiáng)的特點(diǎn)。為了實(shí)現(xiàn)礦山的正常運(yùn)輸和轉(zhuǎn)移，礦山開(kāi)采必須有足夠的資源流動(dòng)空間。地面采礦應(yīng)有較好的空間支撐。然而，在實(shí)際的礦山開(kāi)采過(guò)程中，往往會(huì)有與礦山開(kāi)采區(qū)伴生的礦井支護(hù)部分。如果找不到有效的鑿井方法，就會(huì)發(fā)生礦井坍塌等安全事故。穩(wěn)定組合定向鉆進(jìn)技術(shù)就是基于這樣的礦山開(kāi)采環(huán)境要求而提出的一種具有代表性的施工技術(shù)。在鉆孔瓦斯抽放的過(guò)程中，不僅可以從地層上保持主體的承載力，而且可以達(dá)到有效開(kāi)采內(nèi)部巖層的目的。

2.4 曲面鉆孔施工技術(shù)

曲面鉆孔施工技術(shù)是根據(jù)鉆頭應(yīng)力區(qū)的角度來(lái)確定的。通過(guò)改變鉆頭工作時(shí)受力區(qū)的大小，可以有效地調(diào)整控制結(jié)構(gòu)的調(diào)整，對(duì)礦山的鉆進(jìn)效果起到一定的作用。隨著鉆探設(shè)備在曲面礦山的應(yīng)用，將原來(lái)獨(dú)特的鉆頭的工作轉(zhuǎn)化為兩個(gè)鉆頭交互的工作。當(dāng)鉆井設(shè)備進(jìn)行動(dòng)力傳動(dòng)時(shí)，鉆頭按照一定的規(guī)律進(jìn)行交替工作，兩個(gè)鉆頭的交替工作能有效地調(diào)節(jié)井下作業(yè)的間歇運(yùn)動(dòng)，并對(duì)瓦斯抽放部分的充填與鉆孔尺寸進(jìn)行有效的控制。曲面結(jié)構(gòu)的工作調(diào)整將有效地整合系統(tǒng)的工作系統(tǒng)。在鉆頭更換過(guò)程中，會(huì)產(chǎn)生與礦井瓦斯抽放周期性調(diào)整相一致的鉆孔間距。從而保證瓦斯抽采率與單臺(tái)鉆機(jī)在建瓦斯抽放鉆孔過(guò)程中所做的工作不一致，避免瓦斯漏失的頻率，此外，還確保了礦山井下資源的安全高效開(kāi)采。

2.5 空氣鉆井技術(shù)

空氣鉆井技術(shù)也是礦山瓦斯抽放鉆孔施工的重要技術(shù)之一。之所以稱之為空氣鉆井技術(shù)，主要是因?yàn)樵谠摷夹g(shù)的應(yīng)用過(guò)程中，必須達(dá)到壓縮空氣鉆井的重要目的?？諝忏@井技術(shù)主要應(yīng)用于礦山開(kāi)采過(guò)程中的松散礦層。在這種情況下，空氣鉆井技術(shù)的應(yīng)用可以提高鉆井效率?？諝馍淇自趯?shí)際應(yīng)用過(guò)程中是非常廣泛的，需要注意的是，在使用過(guò)程中，空氣可以到達(dá)鉆頭后，保了證瞬變電磁空氣在孔內(nèi)產(chǎn)生高流量的空氣，這可以大大提高鉆井效率，有利于鉆井作業(yè)后的除渣。

3 發(fā)展方向

近二十年來(lái)，無(wú)論是地下瓦斯抽放方法，還是施工設(shè)備和瓦斯抽放成型技術(shù)，都取得了顯而易見(jiàn)的進(jìn)步。瓦斯抽放專用鉆井設(shè)備從無(wú)到有，從小到大。但是，由于我國(guó)礦山地質(zhì)條件復(fù)雜多變，在軟礦層射孔施工和瓦斯抽放定向鉆進(jìn)等方面有待提高，預(yù)計(jì)經(jīng)過(guò)兩年的努力，我國(guó)在軟質(zhì)礦的鉆探方面將取得一定的進(jìn)展，在適當(dāng)?shù)臈l件下，瓦斯抽放孔在礦層長(zhǎng)度或高位的近似深度將達(dá)到1000m以上，并根據(jù)不同的需要，形成500m、600-800m和80m以上的一批支護(hù)設(shè)備和工藝方法，實(shí)現(xiàn)真正意義上的人工控制定向鉆進(jìn)。

4 結(jié)論

隨著礦山瓦斯抽放鉆孔技術(shù)的應(yīng)用日益廣泛，在礦山瓦斯抽放鉆孔的實(shí)際施工過(guò)程中，采用合適的施工工藝顯得尤為重要。礦山瓦斯抽放鉆孔技術(shù)在實(shí)際施工中常用的設(shè)備主要有鉆機(jī)和鉆桿。主要施工技術(shù)有液壓循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)、多級(jí)組合鉆具鉆進(jìn)技術(shù)、穩(wěn)定組合定向鉆進(jìn)技術(shù)和空氣鉆進(jìn)技術(shù)。

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