復(fù)雜軟弱煤層條件下高速螺旋復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)研究及實(shí)踐

李迎喜

（山西天地王坡煤業(yè)有限公司，山西 晉城 048021）

礦井瓦斯危害極大，嚴(yán)重影響礦井安全生產(chǎn)[1-2]。隨著煤炭開(kāi)采強(qiáng)度不斷增加，礦井瓦斯涌出量也越來(lái)越大[3]。近年來(lái)，隨著鉆探技術(shù)的不斷發(fā)展，煤礦井下坑道鉆探設(shè)備已逐漸成為礦井災(zāi)害治理的重要手段，取得了較好的應(yīng)用效果[4-12]。復(fù)雜軟弱煤層在我國(guó)高瓦斯礦井中分布十分廣泛，煤層破碎、滲透性低、瓦斯含量高、瓦斯壓力大、成孔難度大是其最主要的特征[13]。盡管此前已研發(fā)出多種鉆探設(shè)備和工藝并成功運(yùn)用[14-17]，但煤層地質(zhì)條件的復(fù)雜程度不一，本煤層順層鉆孔施工難度仍然較大。所以，軟弱煤層瓦斯抽采鉆孔仍多采用短鉆孔進(jìn)行煤層預(yù)抽，其覆蓋范圍小、綜合成本高，設(shè)備效率低的缺點(diǎn)也是顯而易見(jiàn)的。為此，針對(duì)復(fù)雜軟弱煤層鉆進(jìn)難題，研究了螺旋鉆進(jìn)的工藝及鉆具組合，以提高順層鉆孔施工效率及成孔率。

1 高速螺旋復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)

復(fù)雜軟弱煤層力學(xué)強(qiáng)度低、煤層瓦斯含量及壓力大，鉆探施工過(guò)程中常出現(xiàn)塌孔、頂鉆及噴孔等瓦斯動(dòng)力現(xiàn)象，輕則鉆孔報(bào)廢，重則出現(xiàn)安全事故[18]。王坡煤礦地處沁水盆地，設(shè)計(jì)生產(chǎn)能力3 Mt/a，煤層瓦斯含量高，屬高瓦斯礦井[19-20]。井田內(nèi)煤層賦存較穩(wěn)定，傾角平緩，構(gòu)造簡(jiǎn)單，主采煤層為山西組3#煤，平均埋深度約500 m，平均厚度為5.76 m。由于煤層極為弱面發(fā)育，煤層自身承載能力極小，鉆探施工過(guò)程中極易出現(xiàn)塌孔卡鉆現(xiàn)象，成孔困難。針對(duì)鉆進(jìn)過(guò)程中易塌孔、噴孔，鉆桿攜渣能力差等問(wèn)題，采用高轉(zhuǎn)速螺旋機(jī)械排渣為主、風(fēng)力排粉為輔的螺旋復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)，探索通過(guò)該技術(shù)解決王坡煤礦順層鉆孔施工中遇到的難題。

1.1 螺旋鉆進(jìn)

螺旋鉆進(jìn)是一種將鉆機(jī)動(dòng)力通過(guò)螺旋鉆桿傳遞至孔底鉆頭，從而達(dá)到破巖鉆進(jìn)目的，而孔底及孔壁產(chǎn)生的巖粉由螺旋鉆桿葉片轉(zhuǎn)動(dòng)向后輸送排出的鉆進(jìn)方法。

近水平螺旋鉆進(jìn)的優(yōu)點(diǎn)：

1）螺旋鉆桿僅由鉆桿葉片與鉆孔孔壁接觸，對(duì)鉆孔的孔壁擾動(dòng)較小，有利于軟弱煤體的鉆孔孔壁穩(wěn)定。

2）螺旋鉆桿高旋轉(zhuǎn)過(guò)程中，能夠及時(shí)將孔內(nèi)產(chǎn)生的煤粉排出，確保了孔內(nèi)順暢，可以有效減少孔內(nèi)事故。

1.2 高速螺旋鉆進(jìn)排渣分析

煤礦井下近水平孔鉆進(jìn)過(guò)程中，煤渣因重力積聚到孔壁下側(cè)，靠葉片推動(dòng)實(shí)現(xiàn)向孔口移動(dòng)。高速螺旋鉆進(jìn)過(guò)程中，煤渣在有孔壁約束的情況下，受到來(lái)自鉆桿高速回轉(zhuǎn)產(chǎn)生的離心力，在較大離心力的作用下煤渣被壓實(shí)。高速螺旋排粉運(yùn)動(dòng)示意圖如圖1，螺旋鉆桿排粉截面示意圖如圖2。

圖1 高速螺旋排粉運(yùn)動(dòng)示意圖Fig.1 Schematic diagram of high-speed spiral powder discharge

圖2 螺旋鉆桿排粉截面示意圖Fig.2 Schematic diagram of section of spiral drill pipe discharging powder

煤渣內(nèi)部不會(huì)產(chǎn)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)，可將煤渣的運(yùn)動(dòng)分為鉆桿回轉(zhuǎn)的牽引速度V1和煤渣與螺旋槽的相對(duì)滑動(dòng)速度V2，其合成速度Vh沿著鉆桿軸向方向指向孔口，合成速度為：

式中：R0為煤渣微元質(zhì)心與鉆桿芯桿中心距離，m；n 為螺旋鉆桿的轉(zhuǎn)速，r/min；β 為O 點(diǎn)的螺旋升角，（°）。

由式（1）可知，煤渣向外排的速度與鉆桿的回轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)速成正比。

由圖2 可以看出，鉆桿由于自重總是緊貼著孔壁下側(cè)，在高速回轉(zhuǎn)時(shí)沒(méi)有支撐力將會(huì)有部分乃至全部逃逸出螺旋槽。鉆頭與鉆桿的配比越大，環(huán)空間隙越大，所形成的可逃逸部分空間就越大。實(shí)際工作中鉆頭通常只比鉆桿外徑大10 mm，所以可逃逸部分所占比例非常小，絕大多數(shù)煤渣將隨鉆桿的轉(zhuǎn)動(dòng)向外移動(dòng)。

1.3 空氣鉆進(jìn)

空氣循環(huán)鉆進(jìn)是將壓縮空氣通過(guò)鉆桿傳遞到孔底，在孔內(nèi)形成高風(fēng)流并通過(guò)風(fēng)流將巖粉排出鉆孔的施工方法。同時(shí)，空氣鉆進(jìn)過(guò)程中高風(fēng)流也能夠加速孔內(nèi)解吸瓦斯的排出。在復(fù)雜軟弱煤層鉆進(jìn)中，風(fēng)力排粉具有以下優(yōu)點(diǎn)：

1）高風(fēng)流通過(guò)鉆桿進(jìn)入孔底，可以冷卻鉆頭，避免長(zhǎng)時(shí)間煤層中鉆進(jìn)造成孔內(nèi)煤層燃燒產(chǎn)生有毒有害氣體。

2）高風(fēng)流能夠有效將懸浮于孔內(nèi)煤粉排出，避免粉煤累計(jì)過(guò)多造成鉆頭堵塞。

3）高風(fēng)流對(duì)孔壁影響小，孔壁不易失穩(wěn)。

1.4 高速螺旋復(fù)合鉆進(jìn)

高速螺旋復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)是以高回轉(zhuǎn)鉆機(jī)帶動(dòng)螺旋鉆桿作為主要?jiǎng)恿υ?，采用螺旋鉆桿高旋轉(zhuǎn)排渣工藝排出孔內(nèi)煤粉，并輔助采用壓風(fēng)排粉。高速螺旋復(fù)合鉆進(jìn)主要特點(diǎn)如下：

1）高速螺旋復(fù)合鉆進(jìn)結(jié)合了螺旋鉆進(jìn)及空氣鉆進(jìn)二者的優(yōu)點(diǎn)，能夠顯著提高鉆孔成孔率。

2）鉆進(jìn)過(guò)程中通過(guò)控制鉆桿轉(zhuǎn)速及風(fēng)量大小，能夠及時(shí)排出孔內(nèi)巖粉，減少孔內(nèi)堆積，有效提高了排渣量。

3）高風(fēng)流能夠冷卻鉆頭，及時(shí)排出孔內(nèi)有毒有害氣體及瓦斯，使孔內(nèi)氣體不易積聚，減少鉆孔事故。

2 鉆具改進(jìn)及設(shè)計(jì)

根據(jù)高速螺旋鉆進(jìn)的技術(shù)要求及礦井煤層情況，設(shè)計(jì)了以下3 種鉆具組合：

1）?110/63.5 mm 螺旋鉆桿+?120 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭。此鉆具組合：施工鉆孔孔徑大，有利于瓦斯抽采；鉆桿強(qiáng)度高，不易斷裂損壞，鉆桿采用雙頭螺旋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，能夠提高排渣效率；三翼錐形刮刀PDC 鉆頭強(qiáng)度高，在煤層中鉆進(jìn)不易損壞，能夠有效延長(zhǎng)使用壽命，排粉順暢，利于成孔。

2）?95/60.3 mm 螺旋鉆桿+?110 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭。此鉆具組合：鉆桿采用寬葉片結(jié)構(gòu)，減少對(duì)孔壁擾動(dòng)，較寬的螺旋葉片，能夠促使大量煤粉及較大煤塊被轉(zhuǎn)動(dòng)帶出。

3）?88/50 mm 螺旋鉆桿+?98 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭。此鉆具組合：成孔直徑小，有利于成孔；鉆桿設(shè)計(jì)為雙頭螺旋結(jié)構(gòu)，提高了排渣效率。

研究表明具有寬葉片、單頭螺旋特征的鉆具組合有利于鉆孔成孔，這是因?yàn)閷捜~片有利于孔壁穩(wěn)定性，而單頭螺旋結(jié)構(gòu)則對(duì)較大質(zhì)量及顆粒煤粉的排出有利。但該鉆具組合使用過(guò)程中會(huì)出現(xiàn)“U”型銷及螺母磨損嚴(yán)重、不易拆卸等為難題，且傳統(tǒng)的三翼合金鉆頭破巖能力弱，磨損較快，需進(jìn)行改進(jìn)。

針對(duì)鉆桿使用中存在磨損嚴(yán)重問(wèn)題，對(duì)其設(shè)計(jì)和材質(zhì)2 方面進(jìn)行改進(jìn)。①設(shè)計(jì)方面：在保證鉆桿接頭強(qiáng)度前提下，適當(dāng)縮小接頭內(nèi)通孔直徑，并將臺(tái)肩深度加深，使得螺母擰緊后能夠得到螺旋槽更好的保護(hù)；②材質(zhì)方面：選用具有高抗拉強(qiáng)度、高彈性極限、高疲勞強(qiáng)度特性的彈簧鋼取代錳鋼。

針對(duì)三翼合金鉆頭在其中鉆進(jìn)磨損較快的問(wèn)題，選用三翼刮刀PDC 鉆頭，鉆進(jìn)過(guò)程中不易損壞，有利于成孔，經(jīng)過(guò)改進(jìn)的鉆具組合，減少了施工過(guò)程中的機(jī)械磨損，延長(zhǎng)了使用壽命。

3 鉆進(jìn)工藝參數(shù)控制

3.1 給進(jìn)速度

給進(jìn)速度是影響高速螺旋鉆進(jìn)技術(shù)的因素之一，合理的給進(jìn)速度，是確保鉆孔實(shí)現(xiàn)高效鉆進(jìn)的關(guān)鍵。施工過(guò)程中，給進(jìn)速度V 應(yīng)當(dāng)滿足：

式中：W 為排粉量，m3；D 為鉆頭直徑，m。

通常鉆進(jìn)時(shí)，給進(jìn)速度應(yīng)當(dāng)與煤巖層強(qiáng)度匹配，避免鉆遇軟弱巖層時(shí)，切削產(chǎn)生煤粉量大，鉆孔內(nèi)煤粉堆積造成卡鉆埋鉆現(xiàn)象。當(dāng)鉆機(jī)出現(xiàn)扭矩突然增大等現(xiàn)象時(shí)，考慮多由塌孔埋鉆引起，此時(shí)應(yīng)當(dāng)立即停止給進(jìn)，反復(fù)滑動(dòng)鉆具，待孔內(nèi)煤粉排出后在進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.2 鉆桿轉(zhuǎn)速

鉆桿轉(zhuǎn)速同樣影響高速螺旋鉆進(jìn)的效果，通常，鉆桿轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)與給進(jìn)速度相匹配，鉆進(jìn)時(shí)，若孔內(nèi)排粉不暢，應(yīng)當(dāng)立即停止向前鉆進(jìn)，采用來(lái)回滑動(dòng)鉆具并配合鉆桿旋轉(zhuǎn)的方式排出孔內(nèi)煤粉，待孔內(nèi)安全后再進(jìn)行鉆進(jìn)。鉆進(jìn)時(shí)，如若遇到孔內(nèi)煤體失穩(wěn)，出現(xiàn)塌孔，返渣顆粒較大、出現(xiàn)噴孔、瓦斯壓力高等異常現(xiàn)象時(shí)，為避免卡鉆等孔內(nèi)事故，此時(shí)可采用螺旋鉆桿反轉(zhuǎn)的方式排出孔內(nèi)煤粉，并通過(guò)鉆桿充分旋轉(zhuǎn)充分排除煤粉，待孔中動(dòng)力平衡后繼續(xù)鉆進(jìn)。

隨著鉆孔深度不斷延伸，鉆桿排粉能力也逐漸減弱，排粉距離及難度相應(yīng)加大，孔內(nèi)積聚的煤粉也越來(lái)越多，為保障鉆孔順利成孔，可采用緩進(jìn)高轉(zhuǎn)的方式進(jìn)行排粉，并輔助采用螺旋鉆桿的反復(fù)退進(jìn)、來(lái)回掃孔進(jìn)行排粉，待到孔內(nèi)阻力降低后再進(jìn)行鉆進(jìn)。

3.3 風(fēng) 量

空氣鉆進(jìn)過(guò)程中，風(fēng)量可以起到輔助排渣及排出孔內(nèi)氣體的作用。當(dāng)高壓風(fēng)流作用于煤粉上時(shí)，煤粉受到氣流的沖擊其呈懸浮狀態(tài)，當(dāng)風(fēng)流速度大于煤粉的自由懸浮速度時(shí)，煤粉便被排出孔外。試驗(yàn)過(guò)程中，所需風(fēng)量與鉆進(jìn)速度呈正相關(guān)，同時(shí)為了確?？變?nèi)煤粉排出及鉆頭暢通，風(fēng)流還應(yīng)當(dāng)滿足不堵塞條件?？諝忏@進(jìn)中風(fēng)速Vf應(yīng)滿足：

式中：Vfb為滿足不堵塞條件的臨界風(fēng)速，m/s；Vn為鉆屑的自由懸浮速度，m/s；m 為煤粉流量與空氣流量質(zhì)量比。

在高速螺旋復(fù)合鉆進(jìn)過(guò)程中，考慮到煤體松軟破碎，煤粉大量產(chǎn)出等因素，鉆機(jī)回轉(zhuǎn)壓力控制在5～18 MPa 之間，給進(jìn)速度隨壓力增大而逐漸減小。轉(zhuǎn)速控制在80～300 r/min 之間，當(dāng)鉆機(jī)壓力穩(wěn)定時(shí)轉(zhuǎn)速應(yīng)當(dāng)保持均勻，且轉(zhuǎn)速隨孔深增大而減小。合適的風(fēng)量能夠促進(jìn)孔內(nèi)排粉作用。若風(fēng)量過(guò)小，排粉效果差，孔內(nèi)瓦斯煤粉等易積聚，會(huì)造成卡鉆埋鉆事故；若風(fēng)量過(guò)大，風(fēng)流對(duì)孔壁擾動(dòng)作用加強(qiáng)，容易造成孔壁失穩(wěn)，因此風(fēng)量應(yīng)當(dāng)控制在常規(guī)空氣鉆進(jìn)所用風(fēng)量的50%～60%。

4 鉆探設(shè)備選型

針對(duì)王坡煤礦復(fù)雜軟弱煤層鉆孔的鉆進(jìn)特點(diǎn)，為提高鉆機(jī)通過(guò)破碎帶及應(yīng)力集中區(qū)的能力，本次試驗(yàn)選用ZDY6000LR 型鉆機(jī)。該型鉆機(jī)具備高轉(zhuǎn)速、大功率、大扭矩的鉆探設(shè)備，其最大扭矩6 000 N·m，最大轉(zhuǎn)速400 r/min。起拔壓力大，遇卡鉆、塌孔可采用強(qiáng)力起拔、回轉(zhuǎn)強(qiáng)排粉，提高施工能力。設(shè)計(jì)研發(fā)的鉆機(jī)變幅機(jī)構(gòu)調(diào)節(jié)范圍大，操作簡(jiǎn)單，鉆場(chǎng)適應(yīng)性強(qiáng)?？筛鶕?jù)孔內(nèi)阻力變化自動(dòng)切換給進(jìn)起拔狀態(tài)，有效避免卡、埋鉆事故發(fā)生，提高了施工效率。鉆機(jī)操作臺(tái)各手把采用單動(dòng)操控，操作簡(jiǎn)單，夾持器開(kāi)口量大，配合扶正器使用防止高鉆進(jìn)時(shí)卡瓦與鉆桿摩擦產(chǎn)生火花，液壓系統(tǒng)采用恒功率及恒壓變量技術(shù)，減少系統(tǒng)發(fā)熱現(xiàn)象，ZDY6000LR 鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)見(jiàn)表1。

表1 ZDY6000LR 鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)Table 1 Main technical parameters of drilling rig of ZDY6000LR

5 現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)

本次鉆孔施工區(qū)域選擇為王坡煤礦3206 工作面，3206 工作面位于二采區(qū)四條集中巷南側(cè)，為孤島工作面，工作面走向長(zhǎng)度2 092 m，寬度147 m，切眼長(zhǎng)度153 m，平均煤厚4.45 m。工作面共布置有3條巷道，分別為3206 運(yùn)輸巷、3206 回風(fēng)巷和3206高抽巷，3206 回風(fēng)巷位于二采區(qū)南翼。

5.1 鉆孔設(shè)計(jì)和鉆具組合選用

鉆孔施工地點(diǎn)選取在3206 工作面回風(fēng)巷，依據(jù)巷道和ZDY6000LR 鉆機(jī)尺寸，不需布置鉆場(chǎng)，可直接在巷道內(nèi)施工。

鉆孔沿巷道平行布置，垂直巷道向3206 工作面施工，考慮煤層穩(wěn)定性及透氣性，設(shè)計(jì)鉆孔間距4 m，開(kāi)孔傾角依據(jù)煤層賦存情況初步設(shè)計(jì)0°～-10°。鉆孔設(shè)計(jì)孔深132 m，鉆孔孔徑設(shè)計(jì)為?98、?110、?120 mm。煤層順層鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)見(jiàn)表2。鉆孔平面布置圖如圖3。

表2 煤層順層鉆孔設(shè)計(jì)參數(shù)Table 2 Design parameters of coal seam bedding drilling

圖3 3206 工作面煤層順層鉆孔平面布置圖Fig. 3 Coal seam bedding drilling plan of 3206 coal face

根據(jù)3206 工作面煤層賦存條件、鉆機(jī)能力及鉆孔參數(shù)設(shè)計(jì)等，本次試驗(yàn)擬采用的鉆具組合如下：

1）開(kāi)孔段。?98 mm 鉆頭+主動(dòng)鉆桿回轉(zhuǎn)開(kāi)孔后更換擴(kuò)孔鉆頭逐級(jí)擴(kuò)孔至終孔孔徑，局部條件允許時(shí)采用?300 mm 鉆頭+?114/260 mm 大螺旋鉆桿一次開(kāi)孔。

2）裸孔段。根據(jù)不同鉆孔孔徑可分別選擇?98 mm 三翼鉆頭+?88/50 mm 螺旋鉆桿，或?110 mm 三翼鉆頭+?95/60.3 mm 螺旋鉆桿，或?120 mm 三翼鉆頭+?110/63.5 mm 螺旋鉆桿。

5.2 鉆孔施工過(guò)程

盡管試驗(yàn)鉆孔選取了不同鉆具組合，但總體施工工藝流程基本相同，即：開(kāi)孔→擴(kuò)孔→下孔口管注漿固管→安裝孔口裝置→回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)→終孔退鉆→封孔連抽。

1）開(kāi)孔擴(kuò)孔。鉆孔施工時(shí)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)參數(shù)要求，開(kāi)孔傾角、方位角在設(shè)計(jì)±2°范圍內(nèi)，開(kāi)孔時(shí)操作要穩(wěn)，遵循輕壓慢轉(zhuǎn)的原則。擴(kuò)孔時(shí)采用帶導(dǎo)向的鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，保持勻速鉆進(jìn)，確?？妆谄交瑪U(kuò)孔結(jié)束后來(lái)回劃眼，排出孔內(nèi)巖粉。選取開(kāi)孔點(diǎn)時(shí)應(yīng)避開(kāi)煤壁支護(hù)錨索。

2）下孔口管。其目的主要是保護(hù)鉆孔開(kāi)孔段穩(wěn)定性、配合安裝孔口裝置進(jìn)行瓦斯抽采及孔口除塵。孔口管選取?159 mm×1.5 m 鋼套管，鉆孔擴(kuò)孔后，將孔口管絲扣緊密連接，人工推送至孔內(nèi)，孔口外露0.2 m，用聚氨酯將護(hù)孔管與孔壁封堵穩(wěn)固。

3）安裝孔口裝置。將孔口四通通過(guò)管箍或法蘭與護(hù)孔口連接固定，孔口四通抽放端連接瓦斯抽采負(fù)壓管路，下端出渣口依此連接除塵器-汽水分離器，汽水分離器上端連接負(fù)壓管路。

4）正常鉆進(jìn)。正常鉆進(jìn)時(shí)，要注意孔口返渣情況及鉆進(jìn)各項(xiàng)參數(shù)，如遇異常情況，不可盲目鉆進(jìn)，需來(lái)滑動(dòng)鉆具掃孔排渣，確保壓力參數(shù)正常后，方可繼續(xù)鉆進(jìn)。

5）提鉆終孔、連抽。鉆進(jìn)至設(shè)計(jì)深度后，提鉆拆卸鉆具，卸下孔口裝置，拔出護(hù)孔管，鉆孔封孔連抽。

5.3 試驗(yàn)情況

現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)完成23 個(gè)鉆孔施工，累計(jì)進(jìn)尺2 022 m，平均孔深87.9 m，單孔最大孔深132 m，百米以上鉆孔占比73.9%。鉆孔施工情況見(jiàn)表3，鉆孔實(shí)鉆平面圖如圖4。

圖4 3206 工作面鉆孔施工平面圖Fig. 4 Drilling construction plan of 3206 coal face

表3 3206 工作面煤層順層鉆孔施工情況表Table 3 Coal seam bedding drilling construction in 3206 coal face

本次試驗(yàn)中施工?98 mm 孔徑鉆孔6 個(gè)，平均孔深45.8 m，成孔率33.3%；施工?110 mm 孔徑鉆孔11 個(gè)，平均孔深111.2 m，成孔率90.9%；施工?120 mm 孔徑鉆孔6 個(gè)，平均孔深94.7m，成孔率83.3%。

判斷鉆孔成孔率除受煤層條件影響外，還與鉆孔孔徑大小有關(guān)，煤層孔由于產(chǎn)渣量大，小孔徑鉆孔排渣能力相對(duì)較弱，鉆桿桿體與孔壁環(huán)空間隙小，遇塌孔或孔內(nèi)煤粉積聚時(shí)無(wú)法及時(shí)排渣，容易形成埋鉆導(dǎo)致成孔困難。而較大孔徑鉆孔則有效解決了這一問(wèn)題，但鉆孔孔徑也不宜過(guò)大，鉆孔孔徑過(guò)大容易因孔壁失穩(wěn)造成成孔困難。根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，可在后期施工過(guò)程中優(yōu)選?95/60.3 mm 螺旋鉆桿+?110 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭鉆具組合或?110/63.5 mm 螺旋鉆桿+?120 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭鉆具組合，以提高成孔率，確保施工效果。

6 結(jié) 語(yǔ)

1）針對(duì)復(fù)雜軟弱煤層鉆孔排渣難、成孔率低等難題，提出高速螺旋復(fù)合鉆進(jìn)技術(shù)，并研究其給進(jìn)速度，鉆桿轉(zhuǎn)速及風(fēng)量等關(guān)鍵參數(shù)，明確了鉆進(jìn)過(guò)程中施工參數(shù)范圍。該工藝采用螺旋鉆桿的高速旋轉(zhuǎn)及壓風(fēng)進(jìn)行排粉，有利于提高排粉效果，減少孔內(nèi)阻力。

2）為滿足鉆孔成孔要求，設(shè)計(jì)了?98 mm 三翼鉆頭+?88/50 mm 螺旋鉆桿、?110 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭+?95/60.3 mm 螺旋鉆桿、?120 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭+?110/63.5 mm 螺旋鉆桿3 種鉆具組合，改進(jìn)了鉆桿材質(zhì)并選用了三翼錐形刮刀PDC 鉆頭，有效延長(zhǎng)了鉆具使用壽命。試驗(yàn)采用ZDY6000LR 型鉆機(jī)，能夠更好滿足深孔鉆進(jìn)要求。

3）在王坡煤礦3206 工作面軟弱破碎煤層現(xiàn)場(chǎng)工業(yè)性試驗(yàn)表明，百米以上鉆孔成孔率超過(guò)70%，其中較大孔徑鉆孔可更好解決施工過(guò)程中排渣難及埋鉆的問(wèn)題，建議在后期施工中優(yōu)選?110 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭+?95/60.3 mm 插接螺旋鉆桿或?120 mm 三翼錐形刮刀PDC 鉆頭+?110/63.5 mm插接螺旋鉆桿的鉆具組合，以提高成孔率。