煤礦井下鉆探技術(shù)與裝備-韓士洲課件

中煤科工集團西安研究院有限公司韓士礦井下鉆探技術(shù)與裝備中煤科工集團西安研究院有限公司煤礦井下鉆探1設備選型

常規(guī)鉆進技術(shù)

定向鉆進技術(shù)

軟煤鉆進技術(shù)

簡單的事故處理與預防

◆◆◆◆◆設備選型

常規(guī)鉆進技術(shù)

定向鉆進技術(shù)

軟煤鉆進技術(shù)

簡單的事2中國是世界上最早進行鉆掘工作的國家，在公元前1世紀我們的祖先已開始有組織地利用沖擊鉆井來采鹽水；提取地層深處的天然氣用于燃燒和照明。先民們用傳統(tǒng)的方法于清道光6年（1835年）鉆成了第一口超1000m的井

鉆孔的淵源和發(fā)展概況

中國是世界上最早進行鉆掘工作的國家，在公元前1世紀我們的3煤礦井下鉆探技術(shù)與裝備--韓士洲ppt課件4中西方早期繩式?jīng)_擊鉆設備與方法對比表對比項目中國卓筒井西方早期沖擊鉆發(fā)明時期鉆進方式繩索材質(zhì)動力井身結(jié)構(gòu)鉆頭結(jié)構(gòu)

至遲1041～1048年沖擊竹篾人工、耕牛石、木、竹套管橫刃配圓刃1808～1831年沖擊鋼繩蒸氣機木、鋼套管一字形鑿形中西方早期繩式?jīng)_擊鉆設備與方法對比表對比項目中國卓筒井5巖石的堅固性系數(shù)：（稱普氏系數(shù)f）它區(qū)別于巖石的強度，反映的是巖石在組合作用下抵抗破壞的能力。這種反映在組合作用下巖石破碎難易程度的指標比較貼近生產(chǎn)實際情況。

巖石的堅固性系數(shù)：（稱普氏系數(shù)f）6設備選型鉆孔目的：地質(zhì)鉆孔、抽放鉆孔、探放水鉆孔、本煤層鉆孔、穿層鉆孔和設計孔深、鉆孔直徑地層條件：巖煤層硬度、瓦斯壓力、地應力、構(gòu)造、水敏性等場地條件：巷道斷面，設備運輸、設備擺放鉆探方法：普通鉆進、繩索鉆進、螺旋鉆進、定向鉆進經(jīng)濟條件：人為因素：使用順手廠家實力：質(zhì)量、服務、配件供應等鉆機選型設備選型鉆孔目的：地質(zhì)鉆孔、抽放鉆孔、探放水鉆孔、本煤層鉆孔7鉆機選擇鉆孔施工中常用鉆探設備：目前煤礦井下用鉆機生產(chǎn)廠家較多，ZDY(MK)系列鉆機規(guī)格齊全，鉆進能力75m_1000m分體式和履帶式全液壓鉆機設備選型鉆機選擇鉆孔施工中常用鉆探設備：目前煤礦井下用鉆機生產(chǎn)廠家較8鉆具選擇：鉆具選擇依據(jù)鉆機選型及相應的鉆探方法而定，鉆桿有普通外平鉆桿、大葉片螺旋鉆桿、寬葉片螺旋鉆桿、三棱鉆桿、繩索取芯鉆桿、通纜式鉆桿、組合鉆具等設備選型鉆具選擇：設備選型9鉆頭選擇：依據(jù)鉆探方法及地層條件設備選型鉆頭選擇：設備選型10煤礦井下鉆探技術(shù)與裝備--韓士洲ppt課件11硬巖鉆進鉆頭弧角胎體鉆頭切削自由面大、切削齒數(shù)量多，更適于硬巖鉆進采用分層、錯峰布齒，布齒更加均衡合理鑲焊優(yōu)質(zhì)、抗沖擊性能好的面包片PDC復合片，具有很高的耐磨和抗沖擊性硬巖鉆進鉆頭弧角胎體鉆頭切削自由面大、切削齒數(shù)量多，更適于硬12煤礦井下鉆探技術(shù)與裝備--韓士洲ppt課件13煤礦井下鉆探技術(shù)與裝備--韓士洲ppt課件14煤礦井下鉆探技術(shù)與裝備--韓士洲ppt課件15煤礦井下鉆探技術(shù)與裝備--韓士洲ppt課件16孕鑲鉆頭鉆進時，胎體的磨損速度應適當超前于金剛石的磨損速度，使金剛石不斷出刃—磨削PDC鉆頭、硬質(zhì)合金鉆頭和表鑲金剛石鉆頭碎巖方式是壓入巖石體積破碎—切削金剛石（復合片）鉆頭破碎機理孕鑲鉆頭鉆進時，胎體的磨損速度應適當超前于金剛石的磨損速度，17常規(guī)鉆探技術(shù)與裝備金剛石（復合片）鉆進取芯鉆進泥漿、清水、空氣鉆進◆◆◆常規(guī)鉆探技術(shù)與裝備金剛石（復合片）鉆進◆◆◆18鉆場：風、水、電、平整鉆機安裝與穩(wěn)固：安裝、調(diào)試、穩(wěn)固鉆孔傾角和方位：鉆孔開孔定向儀開孔：注意事項正常鉆進：注意事項鉆孔測量：鉆孔軌跡儀金剛石（復合片）鉆進鉆場：風、水、電、平整金剛石（復合片）鉆進19YHQ-X(C)全方位鉆孔測斜儀使用方法：完孔后送入測量參數(shù)名稱測量范圍均方差傾角-90°～90°±0.2方位角0°～360°±2測斜儀測量參數(shù)YHQ-X(C)全方位鉆孔測斜儀使用方法：完孔后送入測量參數(shù)20YZG7礦用鉆孔軌跡儀使用方法：邊打邊測，現(xiàn)場成圖參數(shù)名稱測量范圍均方差傾角-90°～90°±0.2°方位角0°～360°±1.5°軌跡儀測量參數(shù)YZG7礦用鉆孔軌跡儀使用方法：參數(shù)名稱測量范圍均方差傾角-21YHZ80/360礦用本安型鉆機開孔定向儀采用光纖慣導技術(shù)，測量鉆機開孔指向和姿態(tài)，不受鐵磁性物質(zhì)干擾。技術(shù)參數(shù)：

1.方位角測量范圍：0°-360°，精度±1°2.傾角測量范圍：-80°-+80°，精度±0.5°3.體積：316×114×136mm4.重量：4kgYHZ80/360礦用本安型鉆機開孔定向儀采用光纖慣導技術(shù)，22擴孔技術(shù)為了滿足鉆孔提高排采量的需要，要求不改變鉆具尺寸的前提下，將孔徑由最初的mm擴大至mm以上。金剛石（復合片）鉆進鉆孔擴孔鉆具組合擴孔技術(shù)金剛石（復合片）鉆進鉆孔擴孔鉆具組合23煤礦井下鉆孔類型地質(zhì)勘探孔瓦斯抽放孔(如本煤層、高位鉆孔、穿層孔等）探放水鉆孔(如排放水孔、煤層注水孔、注漿孔等)其它鉆孔金剛石（復合片）鉆進煤礦井下鉆孔類型金剛石（復合片）鉆進24地質(zhì)勘探孔

是獲得實物地質(zhì)資料的唯一手段(獲取巖芯)，直接影響著判斷地質(zhì)構(gòu)造、巖層性質(zhì)、礦產(chǎn)資源及水文地質(zhì)與工程地質(zhì)的準確性與可靠性。鉆進地層多為巖石，采用金剛石取芯鉆進，選用鉆機要求鉆速較高。ZDY600SGZDY1000G金剛石（復合片）鉆進地質(zhì)勘探孔是獲得實物地質(zhì)資料的唯一手段(獲取巖芯)，直接影25瓦斯抽放孔本煤層鉆孔：在煤層中打鉆，鉆孔傾角和煤層傾角基本一致(一般不超過30°)，鉆孔成孔受煤層硬度、瓦斯壓力影響較大，但抽放效果好。鉆孔布置一般為平行鉆孔、交叉鉆孔和大孔徑長鉆孔。鉆孔深度視工作面寬度或長度、地層條件而定。金剛石（復合片）鉆進瓦斯抽放孔金剛石（復合片）鉆進26平行鉆孔：施工簡單，對設備要求不高。平行交叉鉆孔（平煤、焦作)施工工藝要求高，要求嚴格控制鉆孔方位角和傾角，抽放效果好。大直徑平行長鉆孔：設備、鉆具要求高，成孔工藝復雜，抽放效果好。金剛石（復合片）鉆進平行鉆孔：金剛石（復合片）鉆進27邊掘邊抽（探）在經(jīng)過局域瓦斯抽采后使用的煤巷道掘進工作面的瓦斯抽采措施，可進一步消除突出危險，安全掘進。在地質(zhì)條件復雜地帶，減小鉆孔直徑，按照煤礦防治水規(guī)定，布置鉆孔金剛石（復合片）鉆進邊掘邊抽（探）金剛石（復合片）鉆進28扇形鉆孔鉆孔間距小，密度大，對于較松軟的煤層造成鉆孔孔口垮塌，增大封孔難度，但是鉆機移動量少，減小勞動強度。鉆場之間形成空白帶，可用風煤鉆補孔。金剛石（復合片）鉆進扇形鉆孔金剛石（復合片）鉆進29煤層高位鉆孔：由風巷向煤層頂板施工鉆孔或在煤層頂板內(nèi)施工大孔徑長鉆孔，主要作用是以工作面回采采動壓力形成的頂板裂隙作為通道來抽放工作面煤壁及上隅角涌出的瓦斯，一般為巖石鉆孔，對鉆孔要求較高(孔徑、孔深、孔斜)。選用設備、鉆具因施工方法不同而異。金剛石（復合片）鉆進煤層高位鉆孔：金剛石（復合片）鉆進30

金剛石（復合片）鉆進采用高位鉆孔必須要求鉆孔孔底處于裂隙帶中，以收集上鄰近層涌向采空區(qū)的瓦斯，沒有上鄰近層時，收集采空區(qū)涌向裂隙帶的瓦斯。金剛石（復合片）鉆進采用高位鉆孔必須要求鉆孔31穿層鉆孔：由底板或頂板巖石巷道向煤層中施工鉆孔，鉆孔多呈扇形分布，采用大面積穿層網(wǎng)格預抽，對鉆機及操作人員技術(shù)水平要求較高選用大角度鉆機金剛石（復合片）鉆進穿層鉆孔：由底板或頂板巖石巷道向煤層中施工金剛石（復合片）鉆32金剛石（復合片）鉆進底板穿層鉆孔鉆孔向上打，成孔率高，鉆孔內(nèi)不積水對于透氣性差的松軟煤層，通過沖洗液沖孔，使孔壁周圍煤體向孔內(nèi)膨脹變形，引起煤體開裂，降低地應力和瓦斯壓力，增加煤層透氣性。優(yōu)點：提前預抽，對防止巷道掘進突出有重要作用；鉆孔成孔率高，抽采時間長，與生產(chǎn)干擾少；鉆場設在巖石巷道，避免預抽時揭穿突出煤層。缺點：巖石巷道掘進工作量大，巖石鉆孔工程量大。金剛石（復合片）鉆進底板穿層鉆孔33防噴接手在向上鉆孔鉆進中，鉆桿內(nèi)和鉆桿與鉆孔環(huán)間隙的水會倒流，特別是鉆孔較深時，嚴重影響鉆進時效，在鉆桿適當?shù)牟课患由戏绹娊邮?，能夠抑制上述現(xiàn)象。影響鉆孔彎曲因素防噴接手影響鉆孔彎曲因素34多自由度變幅機構(gòu)，方位角調(diào)整±90°、傾角調(diào)整范圍-90°～+90，調(diào)高范圍1100mm，調(diào)角、穩(wěn)固過程不需擰卸螺栓，只需操作液壓閥手柄即可完成；

ZDY3500LP大角度多層孔鉆機多自由度變幅機構(gòu)，方位角調(diào)整±90°、傾角調(diào)整范圍-90°～35頂板穿層鉆孔鉆孔內(nèi)積水，沉渣，松軟煤層成孔困難。但頂板穿層鉆孔可作為高位鉆孔抽采采空區(qū)瓦斯，防止采煤工作面上隅角瓦斯超限。金剛石（復合片）鉆進頂板穿層鉆孔金剛石（復合片）鉆進36石門揭煤穿層鉆孔根據(jù)《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》在石門揭煤前，進行瓦斯預抽金剛石（復合片）鉆進＞12m＞12m石門揭煤穿層鉆孔石門揭煤穿層鉆孔金剛石（復合片）鉆進＞12m＞12m石門揭煤37探放水鉆孔：《煤礦防治水規(guī)定》對該類鉆孔施工設備及施工工藝要求較嚴格。專用設備：止水套管長度：排水設施：金剛石（復合片）鉆進探放水鉆孔：《煤礦防治水規(guī)定》對該類鉆孔施工金剛石（復合片）38其它鉆孔金剛石（復合片）鉆進開灤東歡坨-230管棚注漿孔設計圖其它鉆孔金剛石（復合片）鉆進開灤東歡坨-230管棚注漿39橫貫鉆孔（通風、瓦斯抽放管路）1、煤層硬度：f大于0.8以上；2、鉆機選型：扭矩4000NM以上型號鉆機；3、使用小直徑鉆頭（與鉆桿匹配）鉆進先導鉆孔，然后逐級擴孔到目的孔徑。4、鉆孔施工結(jié)束后在另條巷道內(nèi)卸掉鉆頭，反復提拉鉆具使鉆孔內(nèi)煤粉盡量靠螺旋鉆具主動排除孔外，提出螺旋鉆具，再下入鉆桿提拉套管。金剛石（復合片）鉆進橫貫鉆孔（通風、瓦斯抽放管路）金剛石（復合片）鉆進40在陽泉新景礦，選用ZDY4000S型鉆機Φ89mm外平鉆桿和

Φ450mm螺旋鉆桿，Φ113mm、Φ200mmΦ450mm、Φ600mm

合金鉆頭以機械排屑、多次成孔工藝，施工了3個Φ600mm、孔深30~50m的橫貫通風鉆孔。金剛石（復合片）鉆進和硬質(zhì)合金鉆進橫貫通風鉆孔ZDY4000S在陽泉新景礦，選用ZDY4000S型鉆機Φ89mm外平鉆桿41橫貫瓦斯抽放管路金剛石（復合片）鉆進Φ113mm、Φ200mm、450mm、Φ600mm合金鉆頭以械排屑、多次成孔工藝，施工孔深20-30m的橫貫瓦斯抽放管路鉆孔。在神東公司保德煤礦選用ZDY6000L履帶鉆機，Φ89mm外平鉆桿和Φ400mm螺旋鉆桿，ZDY6000L橫貫瓦斯抽放管路金剛石（復合片）鉆進Φ113mm、Φ20042取芯鉆進取心鉆進

a繩索取心鉆進b單管取心鉆進c雙管取心鉆進單動雙管雙動雙管取芯鉆進多用于地質(zhì)勘探鉆孔或穿層鉆孔的硬巖(f系數(shù)大于10)孔段,多選用高轉(zhuǎn)速鉆機。取芯鉆進取心鉆進取芯鉆進多用于地質(zhì)勘探鉆孔或穿層鉆孔的硬巖(43卡取巖心的方法1.卡料卡取法從鉆桿投入卡料(小碎石)，卡緊扭斷巖礦心，適于完整巖礦層取芯鉆進，取心方便，但不可靠。2.卡簧卡取法卡簧（也稱提斷器）卡取法：稍提鉆具,把巖心卡住并拉斷。適于硬和中硬、巖心完整、直徑均勻巖礦層的金剛石鉆進，取心方便可靠。3.干鉆卡取法停水干鉆一段，讓巖粉聚集孔底塞住巖心即可提鉆,但有埋、燒鉆的危險，適用于硬合金鉆軟或粘性巖層。取芯鉆進卡取巖心的方法取芯鉆進44單層巖心管鉆具——最簡單的取心鉆具為提高采取率在單管鉆具中增加分水投球接頭和分水帽。鉆進時沖洗液通過分水接頭中心孔直接進入巖心管內(nèi)，活動分水帽呈傘形保護巖心不受沖洗液直接沖刷，且隨巖心一起上移。提鉆前投入球閥封閉中心水道，在水壓作用下球閥下移超過小卡時通水孔被打開，使孔底形成干鉆條件。取芯鉆進單層巖心管鉆具——最簡單的取心鉆具取芯鉆進45雙管鉆具：為克服單管鉆進時沖洗液對巖礦心的沖蝕。在巖心管內(nèi)設置內(nèi)管容納巖心，沖洗液從二管之間流動，避免對巖心的直接沖刷，保護巖礦心。取芯鉆進雙管鉆具：取芯鉆進46取芯鉆進繩索取心工具鉆進中巖心充滿巖心管后不需提鉆，借助繩索和專用打撈工具從鉆桿中把內(nèi)管及巖心提至地表的取心方法。極大地減少了起下鉆具時間，機械化程度高，增加純鉆進時間。鉆桿與孔壁間隙小，鉆頭回轉(zhuǎn)平穩(wěn)，鉆頭壽命比普通鉆頭壽命高一倍左右。取芯鉆進繩索取心工具47泥漿、清水、空氣鉆進

泥漿鉆進以泥漿作為沖洗介質(zhì)，鉆進中必須配備泥漿泵和高壓膠管，不適合瓦斯抽放鉆孔。

清水鉆進以清水作為沖洗介質(zhì)a.靜壓水：適應于孔淺，煤層較穩(wěn)定的抽放孔b.壓力水：極力提倡的排屑方式，泥漿泵大小可根據(jù)鉆孔直徑和孔深所需泵量和泵壓配置泥漿、清水、空氣鉆進泥漿鉆進48空氣鉆進以壓縮空氣作為沖洗介質(zhì)。a.井下壓風系統(tǒng)風供風；b.移動式空壓機供風。壓力風施工時注意事項

注意孔口返風情況，以防煤與瓦斯燃燒；設置孔口防塵裝置，防止粉塵對施工人員的危害。泥漿、清水、空氣鉆進配備空氣鉆進配套附屬設備，如吸塵裝置、高壓管路和高壓閥門等空氣鉆進泥漿、清水、空氣鉆進配備空氣49定向鉆探技術(shù)影響鉆孔彎曲因素螺桿鉆具定向鉆進穩(wěn)定組合鉆具定向鉆進

定向鉆探技術(shù)影響鉆孔彎曲因素50自然彎曲定向鉆孔根據(jù)地層自然彎曲條件進行鉆孔軌跡的設計或移動孔位、改變鉆孔傾角或方位角、調(diào)整鉆進工藝參數(shù)，使鉆孔基本按設計軌跡鉆進延伸或達到鉆進目的的鉆孔。人工彎曲定向鉆孔（受控定向鉆孔）采用專用鉆具和技術(shù)措施，使鉆孔基本按設計軌跡鉆進延伸，達到鉆進目的的鉆孔。影響鉆孔彎曲因素自然彎曲定向鉆孔影響鉆孔彎曲因素51影響鉆孔彎曲因素鉆桿與鉆頭級配影響鉆孔彎曲因素鉆桿與鉆頭級配52由兩種或兩種以上規(guī)格的鉆頭和鉆桿組成。主要用于瓦斯富集、強突條件下的鉆孔鉆進。鉆具前端一級鉆頭先鉆進一個小孔，釋放部分瓦斯，后面連接的二級或三級鉆頭跟著擴孔，釋放另一部分瓦斯。通過瓦斯分期釋放，達到抑制噴孔和減弱瓦斯突出強度的目的。當鉆頭遇煤層頂板或底板巖石,且遇層角較小時(小于

15°)作用在鉆頭前方的軸向力明顯下降，側(cè)向力增加，利用巖層與煤層可鉆性的差異，使鉆頭在煤層與頂板或地板接觸面上鉆進，重新回到煤層內(nèi)。影響鉆孔彎曲因素多階梯導向組合鉆具由兩種或兩種以上規(guī)格的鉆頭和鉆桿組成。影響鉆孔彎曲因素多階梯53鉆頭與軟硬互層影響鉆孔彎曲因素鉆頭與軟硬互層影響鉆孔彎曲因素54鉆進工藝參數(shù)選擇（鉆壓、轉(zhuǎn)速和沖洗液量）在近水平鉆孔鉆進中,鉆壓不僅保證鉆頭切削刃切入巖石的作用,而且在使用穩(wěn)定組合鉆具時，還決定著靠近鉆頭部分鉆桿彎曲強度大小,從而影響鉆孔軌跡的變化;轉(zhuǎn)速的高低直接影響切削下來的巖煤屑顆粒的大小,顆粒大,容易堆積,造成卡鉆,蹩泵等孔內(nèi)事故,轉(zhuǎn)速太高,鉆具在孔內(nèi)震動太大,影響孔壁穩(wěn)定;沖洗液主要是為了冷卻鉆頭和排除孔內(nèi)巖粉,沖洗液量太大,易沖跨鉆孔,特別是煤層鉆孔或向煤層中注水,影響正常鉆進,沖洗液量太小,孔內(nèi)巖煤粉不易排除孔外,使巖煤粉在鉆桿下部堆積,形成“懸橋”現(xiàn)象,從而迫使鉆頭對孔壁上側(cè)巖石的切削力增強，鉆孔軌跡上仰。影響鉆孔彎曲因素鉆進工藝參數(shù)選擇（鉆壓、轉(zhuǎn)速和沖洗液量）在近水平鉆孔鉆進中,55螺桿鉆具定向鉆進定向鉆進技術(shù)螺桿鉆具定向鉆進定向鉆進技術(shù)56定向鉆進技術(shù)與裝備

中國煤炭科工集團西安研究院研制開發(fā)的具有自主知識產(chǎn)權(quán)的井下近水平定向長鉆孔配套裝備實現(xiàn)了井下瓦斯抽采鉆孔、放水鉆孔從“無控鉆進”到“精確定向鉆進”的跨越，改變了煤礦瓦斯抽采鉆孔、放水鉆孔的布孔方式和施工模式，降低了煤礦開采的安全隱患，保障安全生產(chǎn)。自2008年以來，該套裝備已在我國30多個礦區(qū)應用，施工進水平瓦斯抽采鉆孔，最大鉆孔深度1818m，最大分支孔孔深698m。根據(jù)用戶要求，合作完成軟煤層頂板定向疏狀鉆孔、煤層頂板高位定向長鉆孔、定向放水鉆孔及分支孔、煤層底板定向注漿鉆孔等鉆孔施工，引領(lǐng)國內(nèi)煤礦井下定向鉆進技術(shù)與裝備的發(fā)展方向。定向鉆進技術(shù)與裝備中國煤炭科工集團西安研究院研制開發(fā)57定向鉆進技術(shù)與裝備隨鉆測量系統(tǒng)連接示意圖

創(chuàng)新研發(fā)了具有自主知識產(chǎn)權(quán)的、替代進口產(chǎn)品的“

煤礦井下千米隨鉆測量定向鉆進技術(shù)與裝備”。在普氏硬度系數(shù)大于1的煤與巖石中，可滿足高精度定向瓦斯抽采孔、探放水孔、底板注漿加固鉆孔、救災鉆孔的施工。泵輸出高壓沖洗液進入孔底馬達，在馬達進出口形成一定壓差，推動馬達轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過萬向軸和傳動軸將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給鉆頭，達到碎巖目的。測量探管隨時測量鉆孔傾角和方位角及孔底馬達工具面向角，實現(xiàn)定向鉆進配套裝備由定向鉆機、鉆頭、孔底馬達、無磁鉆桿、通纜式鉆桿、通纜式送水器、通訊電纜、孔口監(jiān)視器組成。鉆進時不需要鉆桿旋轉(zhuǎn)，泥漿定向鉆進技術(shù)與裝備隨鉆測量系統(tǒng)連接示意圖創(chuàng)新研發(fā)了具有58ZDY6000LD（B）鉆機及BLY260型泥漿泵車

ZDY6000LD（B）鉆機及BLY260型泥漿泵車59YHD2-1000（A）隨鉆測量系統(tǒng)

通纜鉆桿無磁鉆桿

φ96mm全斷面定向鉆頭

螺桿鉆具

通纜送水器

YHD2-1000（A）隨鉆測量系統(tǒng)通纜鉆桿無磁鉆桿φ960定向鉆進技術(shù)

煤層硬度系數(shù)大于1，煤層條件好，煤層中易成孔，主要在煤層中施工鉆孔進行瓦斯抽放。本煤層鉆進定向鉆進技術(shù)煤層硬度系數(shù)大于1，煤層條件好，煤層中61定向鉆進技術(shù)

煤層硬度系數(shù)較小，煤質(zhì)松軟，在煤層中難以成孔，采用梳狀鉆孔進行瓦斯抽放。梳狀鉆孔技術(shù)是通過在目標煤層上（下）較穩(wěn)定巖層施工水平長鉆孔，并進行分支穿入煤層實現(xiàn)難成孔軟煤層的瓦斯有效長期抽采。梳狀定向孔定向鉆進技術(shù)煤層硬度系數(shù)較小，煤質(zhì)松軟，在煤層中難以成62定向鉆進技術(shù)

煤層硬度系數(shù)較小，煤質(zhì)松軟，在煤層中難以成孔，采用頂板高位鉆孔收集上鄰近層涌向采空區(qū)的瓦，沒有上鄰近層時，收集采空區(qū)涌向裂隙帶的瓦斯。高位定向孔定向鉆進技術(shù)煤層硬度系數(shù)較小，煤質(zhì)松高位定向孔63放水鉆孔：排放斷層、裂隙帶、采空區(qū)、含水層積水定向鉆進技術(shù)礦井水害治理注漿鉆孔：對斷層、裂隙帶、采空區(qū)、含水層進行注漿加固

2011年8月在神華寧煤紅柳煤礦利用隨鉆測量定向鉆進技術(shù)施工定向疏放水鉆孔，總進遲3204米，單孔最大疏放水量為216m3/h。

2012年2月在焦作顧橋煤礦施工底板注漿加固鉆孔，單孔最大注漿量達8000余方放水鉆孔：排放斷層、裂隙帶、采空區(qū)、含水層積水定向鉆進技術(shù)礦64寧夏汝萁溝煤礦32215工作面“集束型”鉆孔實鉆軌跡圖寧夏汝萁溝煤礦32215工作面“集束型”鉆孔實鉆軌跡圖65趙固一礦底板注漿鉆孔施工設計軌跡圖趙固一礦底板注漿鉆孔施工設計軌跡圖66桑樹坪礦3105工作面底板注漿改造定向孔實鉆總平面圖

桑樹坪礦3105工作面底板注漿改造定向孔實鉆總平面圖67唐家會煤礦5煤層頂板砂巖水疏放鉆孔軌跡實鉆平面圖

,A2孔,A3孔目前。最大水量90m3/h最大水量80m3/h水量35m3/h唐家會煤礦5煤層頂板砂巖水疏放鉆孔軌跡實鉆平面圖,A2孔68穩(wěn)定組合鉆具定向鉆進定向鉆進技術(shù)與裝備穩(wěn)定組合鉆具定向鉆進定向鉆進技術(shù)與裝備69穩(wěn)定組合鉆具主要由鉆桿、鉆頭和穩(wěn)定器組成。在近水平狀態(tài)下穩(wěn)定器相當于支點，穩(wěn)定組合鉆具在重力、給進力的作用下產(chǎn)生變形，對鉆桿和鉆頭產(chǎn)生作用，使鉆孔上仰、下傾或基本保直。由于穩(wěn)定組合鉆具結(jié)構(gòu)簡單、便于操作、使用效果好、價格便宜等優(yōu)點，目前國內(nèi)多使用其進行近水平受控定向鉆進；缺點是只能用于調(diào)整鉆孔傾角。定向鉆進技術(shù)穩(wěn)定組合鉆具主要由鉆桿、鉆頭和穩(wěn)定器組成。在近水平狀態(tài)下穩(wěn)定70穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)示意圖定向鉆進技術(shù)穩(wěn)定器結(jié)構(gòu)示意圖定向鉆進技術(shù)71圖A、B、C施工中經(jīng)常使用的三種鉆具組合，通過調(diào)整鉆頭與扶正器間的鉆桿長度，可得到多種形式和用途的鉆具組合，對鉆孔軌跡進行調(diào)整使其按設計方向延伸。定向鉆進技術(shù)圖A、B、C施工中經(jīng)常使用的三種鉆具組合，通過調(diào)整鉆頭與扶正72軟煤鉆探技術(shù)

在我國煤礦生產(chǎn)中，大部分可采煤層都屬于松軟煤層，其硬度系數(shù)f一般都小于0.8。松軟煤層具有強度低、透氣性差、瓦斯含量相對高的特征，且這類煤層通常是厚度薄，與斷層、褶皺、夾矸等產(chǎn)狀變化、煤層厚度變化等有共生關(guān)系。因此，松軟突出煤層鉆進經(jīng)常遇到噴孔、突出、塌孔、埋鉆等孔內(nèi)事故，鉆進成孔難的問題一直是制約我國松軟煤層瓦斯治理的難題。軟煤鉆探技術(shù)在我國煤礦生產(chǎn)中，大部分可采煤層都屬于松73松軟煤層鉆孔遇到的問題坍塌、卡鉆和噴孔，嚴重時可誘發(fā)瓦斯突出。

軟煤鉆探技術(shù)松軟煤層鉆孔遇到的問題軟煤鉆探技術(shù)741.水循環(huán)鉆進技術(shù)

無粉塵污染，技術(shù)成熟,但易塌孔，煤層注水等軟煤鉆探技術(shù)目前軟煤鉆進技術(shù)采用的幾種方法1.水循環(huán)鉆進技術(shù)軟煤鉆探技術(shù)目前軟煤鉆進技術(shù)采用的幾種方75軟煤鉆進技術(shù)水循環(huán)鉆進工藝是在鉆進成孔過程中用水作為沖洗介質(zhì)，以攜帶、排出鉆屑，并起到冷卻鉆頭的作用。根據(jù)循環(huán)水的供給條件的不同，可分為靜壓水循環(huán)和動壓水循環(huán)。在松軟突出煤層中鉆進，為確保鉆進過程中排粉通暢，需配備專用的泥漿泵供送循環(huán)水，同時根據(jù)鉆進需要調(diào)節(jié)泵量、泵壓。這種水力排粉方式攜帶煤粉能力強，能夠迅速的帶走鉆進產(chǎn)生的煤粉，有效地降低了鉆進中堵孔事故發(fā)生的可能性。

缺點是對孔壁的沖擊作用太大，垮孔、噴孔嚴重所以在松軟煤層鉆進過程中，用水排粉鉆進的孔深較淺且不容易成孔，必須尋求其他的新方法取代水排粉鉆進。軟煤鉆探技術(shù)軟煤鉆進技術(shù)水循環(huán)鉆進工藝是在鉆進成孔過程中用水作為沖洗介質(zhì)76水循環(huán)鉆進用PDC鉆頭軟煤鉆探技術(shù)水循環(huán)鉆進用PDC鉆頭軟煤鉆探技術(shù)77水循環(huán)鉆進用合金鉆頭軟煤鉆探技術(shù)水循環(huán)鉆進用合金鉆頭軟煤鉆探技術(shù)78水循環(huán)鉆進常用鉆桿軟軟煤鉆探技術(shù)水循環(huán)鉆進常用鉆桿軟軟煤鉆探技術(shù)792.空氣循環(huán)鉆進技術(shù)

壓風鉆進是在鉆進過程中用壓縮空氣經(jīng)過鉆桿內(nèi)孔、鉆頭進入孔底，在孔內(nèi)形成高速風流，鉆屑則懸浮在風流中被吹向孔口，從而實現(xiàn)排渣和鉆頭冷卻的一種鉆進方式。最大缺點是，作業(yè)地點煤塵不易控制。但在突出或松軟煤層中打鉆時①壓風對孔壁的沖擊小，不易破壞孔壁；②不影響煤層中的瓦斯解吸，使瓦斯得以自由、快速地釋放；③鉆孔內(nèi)始終只有氣、固兩相流動，發(fā)生卡鉆的可能性也減小了。因此，風力排渣是在突出或松軟煤層中打鉆比較理想的排渣方式。軟煤鉆探技術(shù)2.空氣循環(huán)鉆進技術(shù)壓風鉆進是在鉆進過程中用壓縮空氣經(jīng)過80壓風鉆進是在鉆進過程中用壓縮空氣經(jīng)過鉆桿內(nèi)孔、鉆頭進入孔底，在孔內(nèi)形成高速風流，鉆屑則懸浮在風流中被吹向孔口，從而實現(xiàn)排渣和鉆頭冷卻的一種鉆進方式。特點:風力排渣的最大缺點是，作業(yè)地點煤塵不易控制。但在突出或松軟煤層中打鉆時，風力排渣具有明顯的優(yōu)勢：①壓風對孔壁的沖擊小，不易破壞孔壁；②不影響煤層中的瓦斯解吸，使瓦斯得以自由、快速地釋放③鉆孔內(nèi)始終只有氣、固兩相流動，發(fā)生卡鉆的可能性也減小了。因此，風力排渣是在突出或松軟煤層中打鉆比較理想的排渣方式。壓風鉆進工藝技術(shù)軟煤鉆探技術(shù)壓風鉆進是在鉆進過程中用壓縮空氣經(jīng)過鉆桿內(nèi)孔、壓風鉆進工藝技81鉆進工藝參數(shù)主要有:轉(zhuǎn)速:n鉆壓:P風量:Q（風壓:P風）在松軟煤層中鉆進時：一般采用中鉆壓、中轉(zhuǎn)速、低到中風壓的鉆進工藝參數(shù)。根據(jù)鉆進孔深的不同，選取不同的風壓：一般孔深L≤100m時，推薦0.4MPa≤P風≤1.1MPa一般孔深L≥100m時，推薦P風≥0.7MPa壓風鉆進工藝參數(shù)軟煤鉆探技術(shù)鉆進工藝參數(shù)主要有:壓風鉆進工藝參數(shù)軟煤鉆探技術(shù)82

壓風鉆進用鉆頭軟煤鉆探技術(shù)壓風鉆進用鉆頭軟煤鉆探技術(shù)83壓風鉆進用孔口除塵軟煤鉆探技術(shù)壓風鉆進用孔口除塵軟煤鉆探技術(shù)843.螺旋鉆進技術(shù)

螺旋鉆進就是在鉆進過程中，鉆機回轉(zhuǎn)器所產(chǎn)生的動力通過主動鉆桿傳遞給螺旋鉆桿至鉆頭，孔底及孔壁產(chǎn)生的鉆屑通過螺旋葉片與鉆屑及孔壁之間的摩擦力排出孔外。①無重復破碎現(xiàn)象,鉆進效率高。②不需要沖洗介質(zhì)，且螺旋鉆桿在鉆進過程中振動、噪音少，減小了因鉆桿振動而對孔壁的影響，減少了孔壁的破壞機率，成孔率高。③采用相位摩擦焊接技術(shù)生產(chǎn)的插接式螺旋鉆桿葉片連續(xù)，排粉效果好；可以進行正反轉(zhuǎn)，便于處理孔內(nèi)事故軟煤鉆探技術(shù)3.螺旋鉆進技術(shù)螺旋鉆進就是在鉆進過程中，鉆機回轉(zhuǎn)器所產(chǎn)85鉆壓太大鉆頭被壓入越深，切下的煤塊就越大不容易被螺旋葉片推出孔外

孔內(nèi)堆積形成煤屑楔，鉆孔軌跡有上仰趨勢

1）鉆壓在鉆進過程中要根據(jù)鉆機系統(tǒng)壓力值適當調(diào)節(jié)鉆壓，鉆進壓力不能過大。

螺旋葉片與煤粉相互作用使螺旋鉆桿產(chǎn)生一個向鉆孔方向的力，隨著鉆孔深度的增加，螺旋鉆桿的反作用力增加，此時鉆機的給進壓力應適當減少，所以在鉆進過程中，鉆機的給進壓力要適當。螺旋鉆進工藝軟煤鉆探技術(shù)鉆壓太大鉆頭被壓入越深，切下的煤塊就越大不容易被螺旋葉片推出862）轉(zhuǎn)速在鉆進過程中適合高轉(zhuǎn)速，螺旋鉆桿轉(zhuǎn)速高，單位轉(zhuǎn)速下排粉量降低，降低了鉆機回轉(zhuǎn)扭矩，這加大了螺旋鉆桿對孔壁的擾動，但能夠保持鉆頭在煤層中延伸，增加煤層鉆孔長度。螺旋鉆進工藝軟煤鉆探技術(shù)2）轉(zhuǎn)速螺旋鉆進工藝軟煤鉆探技術(shù)872014.10月底在陽泉煤業(yè)集團新元礦進行了工業(yè)性試驗，經(jīng)過半個月試驗，完成了246m、267m、280m、300m、330m五個試驗鉆孔，平均鉆進速度30-40m/h。ZDY3000LG高速履帶鉆機回轉(zhuǎn)器額定轉(zhuǎn)矩/Nm3000～400額定轉(zhuǎn)速★/(r/min)150～800給進裝置主軸傾角★/°-90～+90最大給進力/kN140最大起拔力/kN190給進/起拔行程★/mm1800鉆孔高度調(diào)節(jié)★/m1.62～2.72液壓泵站電動機額定功率/kW90油泵主泵最大排量/(ml/r)145副泵最大排量/(ml/r)28行走裝置最大行走速度/(km/h)2爬坡能力/°15整機配套螺旋鉆桿直徑★/mm110/63.5鉆機質(zhì)量/kg7000鉆機方位角調(diào)整★/°±90鉆機運輸狀態(tài)外形尺寸（長×寬×高）/mm×mm×mm4820×1250×18802014.10月底在陽泉煤業(yè)集團新元礦進行了工業(yè)性試驗，經(jīng)過88

螺旋鉆桿軟煤鉆探技術(shù)螺旋鉆桿軟煤鉆探技術(shù)89

插接式螺旋鉆桿軟煤鉆探技術(shù)插接式螺旋鉆桿軟煤鉆探技術(shù)90

絲扣式螺旋鉆桿軟煤鉆探技術(shù)絲扣式螺旋鉆桿軟煤鉆探技術(shù)91Φ110/63.5快插密封式螺旋鉆桿

Φ80/50快插密封式螺旋鉆桿Φ110/63.5快插密封式螺旋鉆桿U型銷鉆桿重量：26kg鉆桿規(guī)格（mm）適配鉆機扭矩（N．m）適配鉆頭（mm）Φ110/63.5≤4000Φ120（推薦）、Φ130Φ80/50≤1200Φ85、Φ94Φ110/63.5快插密封式螺旋鉆桿Φ110/63.5快插密92

斜三翼螺旋鉆頭

直三翼螺旋鉆頭

螺旋鉆進用鉆頭軟煤鉆探技術(shù)斜三翼螺旋鉆頭直三翼螺旋鉆頭螺旋鉆進用鉆頭軟934.寬葉片螺旋鉆桿鉆進技術(shù)使用井下壓風系統(tǒng)或移動式空壓機供風，鉆進效率高，需配備孔口除塵設備。軟煤鉆探技術(shù)能夠擾動鉆孔底部煤粉，減少煤粉在鉆孔下部沉積,適用于松軟煤層0.2≤f≤0.5)及強突煤層。4.寬葉片螺旋鉆桿鉆進技術(shù)軟煤鉆探技術(shù)能夠擾動鉆孔底部煤94類型葉片寬度（mm）適配鉆機扭矩（N.m）適配鉆頭（mm）Φ73/63.5（常規(guī)）22≤3200Φ94、Φ113Φ73/63.5（改進）32≤4000Φ94、Φ113Φ73/63.5高抗扭寬翼片螺旋鉆桿

Φ73/63.5高抗扭寬翼片螺旋鉆桿類型葉片寬度適配鉆機適配鉆頭Φ73/63.5（常規(guī)）22≤395類型型號內(nèi)孔（mm）槽寬（mm）槽深（mm）適配鉆機扭矩抗扭能力（N.m）適配鉆頭Φ73-35ZGLZDΦ73-35×1000-Ⅰ3522324.5-5≤400011000Φ94、Φ113Φ73-36ZGLZDΦ73-36×1000-Ⅱ364.5-5≤400013000Φ94、Φ113Φ73-40ZGLZDΦ73-40×1000-Ⅲ404.5-5≤400013000Φ94、Φ113Φ73整體式大通徑寬翼片螺旋鉆桿

Φ73整體大通徑寬翼片螺旋鉆桿類型型號內(nèi)孔槽寬槽深適配鉆機扭矩抗扭能力（N.m）適配鉆頭Φ96（4）

Φ95/73焊接式寬翼片螺旋鉆桿

Φ95/73焊接式寬翼片螺旋鉆桿（4）Φ95/73焊接式寬翼片螺旋鉆桿Φ95/73焊接式寬975.三角鉆桿鉆進技術(shù)使用井下壓風系統(tǒng)或移動式空壓機供風，鉆進效率高，需配備孔口除塵設備。使用效果不如肋骨鉆桿，但三角鉆桿質(zhì)量輕，勞動強度低，深受井下工人青睞。軟煤鉆探技術(shù)5.三角鉆桿鉆進技術(shù)軟煤鉆探技術(shù)98Φ73高強度圓弧角三棱鉆桿

Φ73高強度圓弧角三棱鉆桿類型接頭結(jié)構(gòu)內(nèi)孔（mm）重量（kg）適配鉆機扭矩（N.m）適配鉆頭（mm）抗扭能力（N.m）往復疲勞次數(shù)（次）Φ73雙頂1819≤4000Φ94、Φ1131200