厚煤層底板穿層鉆孔“鉆護一體”工藝研究

王華田

淮北礦業(yè)股份有限公司蘆嶺煤礦，中國·安徽 宿州 234113

1 調(diào)查研究

蘆嶺煤礦8、9煤層媒體極其松軟、破碎，在煤體內(nèi)施工鉆孔時，由于鉆孔塌孔、堵孔等問題，鉆孔的篩管下放率及封孔質(zhì)量達不到要求，導(dǎo)致瓦斯抽采效果差，不利于工作面瓦斯防治。此外，采用傳統(tǒng)提鉆后下篩管，易出現(xiàn)鉆孔滯后噴孔傷人事故。

為解決厚煤層底板穿層鉆孔“管到位”難及下篩管滯后噴孔傷人的問題，通過在地面集中討論與井下現(xiàn)場調(diào)查的方式，決定在Ⅱ848區(qū)段試用底板穿層鉆孔“鉆護一體”工藝，進行分析，找出存在問題，制定解決方案，并進行推廣、使用。

2 煤礦厚煤層開采方法選擇原則

目前，常用的煤炭開采厚煤層開采技術(shù)主要有切片開采技術(shù)、頂煤開采技術(shù)和大采高開采技術(shù)等，根據(jù)不同厚煤層的條件選擇的開采技術(shù)方法不同?？梢哉f，當(dāng)前煤礦對厚煤層的開采方式的選擇是基于一定的原則。如果違背以前的原則選擇開采技術(shù)，厚煤開采的安全性就會降低，開采技術(shù)就會出現(xiàn)更多的問題。目前，不同開采技術(shù)在使用中應(yīng)遵循的原則是：采煤需要考慮厚煤層的實際情況，根據(jù)礦區(qū)瓦斯含量、地質(zhì)結(jié)構(gòu)等問題，也要求能夠分析影響采煤效率的影響因素，如以分層開采技術(shù)為例，其使用條件較為廣泛，但需要鋪設(shè)假頂板，需要大量人力和物質(zhì)資源。因此，在選擇采礦技術(shù)時，還需要兼顧經(jīng)濟效益，避免前期投入較多造成的性價比低的問題。

3 實驗及總結(jié)

3.1 試驗情況

II848區(qū)段開始試用“鉆護一體工藝”，試用工作主要分兩個階段。

第一階段：在鉆孔下篩管困難的鉆機，采用常規(guī)鉆頭施工到頂或見煤點更換開閉式鉆頭考察懸掛器適用各類角度的懸掛效果、懸掛最佳層位，1.5米一根的篩管應(yīng)用范圍。

第二階段：全區(qū)段采用開閉式鉆頭一次穿煤到頂，考察鉆頭強度、鉆頭受壓后打開情況、懸掛器的懸掛效果以及篩管的應(yīng)用范圍。

從10月26日早班到10月31日夜班，II848區(qū)段試用“鉆護一體”工藝鉆孔16個，成功實現(xiàn)孔內(nèi)下篩管鉆孔12個，成功率75%。

3.2 存在問題及效果分析

①目前使用的1.5米長篩管最大使用鉆孔角度為73°，不能適用更大角度的鉆孔，實現(xiàn)所有鉆孔使用“鉆護一體工藝”。主要原因為受巷道限制，篩管下設(shè)必須從鉆機盒箱后下設(shè)，巷道空間不夠。

②懸掛器懸掛成功率僅75%，下設(shè)不成功后期補下篩管風(fēng)險值大。懸掛器掛不住主要有以下幾種情況：

A.懸掛器成功在孔內(nèi)打開，但由于孔壁光滑或煤巖松軟掛不住，懸掛器隨鉆頭拉出孔外，或不能掛在目標層位，造成下篩管失敗。

B.開閉式鉆頭受壓變形、巖粉堵塞造成鉆頭打不開；鉆頭打開難度大，使用大力氣往復(fù)下篩管時造成篩管母絲斷裂，篩管從中間斷開。

C.篩管續(xù)到位后，懸掛器掛住。在退鉆過程中鉆桿將篩管拖出預(yù)定位置。

③尤其是大角度鉆孔，下設(shè)篩管空間小、篩管自重僅靠職工手托和人工上絲，勞動強度大。

“鉆護一體工藝”在孔內(nèi)下篩管尤其是在噴孔風(fēng)險比較大、孔內(nèi)有水的復(fù)雜鉆孔，能夠解決滯后噴孔傷人、篩管下設(shè)難的問題。在試用過程中有50%的鉆孔，一次下管成功效果較好。25%的鉆孔下設(shè)過程遇到一些問題，通過采取措施，實現(xiàn)成功下管。25%的鉆孔沒有下管成功，有瓦斯地質(zhì)因素、也有人員操作原因。預(yù)計通過規(guī)范操作，成功率將會有所提高。

4 總結(jié)、推廣及使用

4.1 試驗情況總結(jié)

通過試用，總結(jié)“鉆護一體工藝”使用期間有以下幾點注意事項。

①下鉆前，檢查開閉式鉆頭完好和開閉情況，確保靈敏可靠。檢查篩管完好情況，挑出絲扣不好和有傷的篩管；檢查懸掛器的開閉性能符合要求。

②打鉆期間，供風(fēng)、水時不要一次性將供風(fēng)、供水閥門一次打開，防止風(fēng)壓、水壓過大，造成開閉式鉆頭誤打開。打鉆進尺壓力要控制在6Mpa以下，防止壓力過大造成開閉式鉆頭損壞打不開。

③鉆孔要施工到煤層頂板中，根據(jù)排渣判別巖性，最好施工到軟巖和硬巖的交界面以上，鉆孔應(yīng)施工至煤層頂板不低于5米。

④鉆孔施工到位后，對鉆孔進行來回疏通，確保后路通暢、不憋壓。使用壓風(fēng)冷卻鉆頭。將鉆桿提至煤層頂板1米給懸掛器留足打開空間后開始下篩管。

⑤下設(shè)篩管期間，篩管的每一節(jié)絲扣要上滿。延篩管軸線方向送入鉆桿，不得徑向折彎以避免篩管損傷。

⑥懸掛器到達開閉式鉆頭時，往復(fù)勻力抵開鉆頭，防止力氣過大拉扯造成篩管損傷，中間脫落。

⑦懸掛器打開后依次送到孔底，緩慢向外拉。如果預(yù)定位置沒有掛住，可以往復(fù)抽、拉，直至懸掛器掛住。

⑧懸掛器掛住后，向外退鉆。在退出煤層前，孔內(nèi)的鉆桿不得轉(zhuǎn)動，卸鉆桿采用人工手擰。退出煤層后，鉆桿可以適度旋轉(zhuǎn)，但要控制轉(zhuǎn)速。

⑨拔鉆期間，出現(xiàn)篩管脫落，要及時停止作業(yè)，分析原因。同時可以人工推送補救。

4.2 改進及建議

①建議購進一部分1米長一根的篩管，提高“鉆護一體工藝”的適用性。

②開閉式鉆頭的相較于通用鉆頭受其功用性能影響，強度略有點弱，預(yù)計鉆頭消耗量會增加，我們已經(jīng)向供貨廠家反映，希望能夠提高強度。

4.3 推廣及使用

目前，仍在Ⅱ848區(qū)段試用“鉆護一體”工藝，通過分析，總結(jié)，并不斷完善，形成、固化“鉆護一體”工藝施工標準。12月1日，在Ⅱ848區(qū)段推廣使用厚煤層底板孔“鉆護一體”工藝。

5 結(jié)語

綜上所述，中國煤炭開采業(yè)近年來得到了顯著發(fā)展，煤炭開采效率也得到了提高。 在中國現(xiàn)有的煤礦資源中，厚煤層的儲煤能力占整個煤炭資源的一半。因此，厚煤層采煤技術(shù)的探索和研究對中國經(jīng)濟建設(shè)和社會發(fā)展具有重要意義。由于煤炭資源分布的客觀性，目前厚煤層的開采技術(shù)已經(jīng)多樣化，厚煤層不同地質(zhì)條件下的開采方法和技術(shù)也不同。