突出煤層瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)

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1、煤礦瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)與裝備——突出松軟煤層井下深孔施工江西省煤炭工業(yè)科學(xué)研究所彭呈喜2009年8月4日9/7/20211主要內(nèi)容一、概述二、鉆孔施工裝備現(xiàn)狀三、瓦斯抽放鉆孔施工技術(shù)9/7/20212一、概　述瓦斯抽采是防治煤礦瓦斯災(zāi)害事故的根本措施，從20世紀(jì)50年代開(kāi)始，我國(guó)就將瓦斯抽放作為治理煤礦瓦斯災(zāi)害的重要措施在高瓦斯和突出礦井推廣。2002年，國(guó)家煤礦安全監(jiān)察局制定了“先抽后采，以風(fēng)定產(chǎn)，監(jiān)測(cè)監(jiān)控”的煤礦瓦斯防治方針；2006年，再次明確煤礦瓦斯治理“必須堅(jiān)持先抽后采、治理與利用并舉的方針”，進(jìn)一步強(qiáng)化了瓦斯抽放治理瓦斯災(zāi)害的地位。9

2、/7/20213一、概　述2009年5月14日國(guó)家安全監(jiān)管總局局長(zhǎng)駱琳簽署總局第19號(hào)令，頒布《防治煤與瓦斯突出規(guī)定》，2009年8月1日起實(shí)施。原《防治煤與瓦斯突出細(xì)則》同時(shí)廢止?！斗劳灰?guī)定》提出了“區(qū)域防突措施先行、局部防突措施補(bǔ)充”的理念，強(qiáng)調(diào)突出煤層必須采取區(qū)域綜合防突措施并達(dá)到規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)后方可進(jìn)行采掘作業(yè)。區(qū)域防突工作應(yīng)當(dāng)做到多措并舉、可保必保、應(yīng)抽盡抽、效果達(dá)標(biāo)。9/7/20214一、概　述松軟突出煤層（硬度系數(shù)f≤1）滲透性差、瓦斯含量高。鉆進(jìn)過(guò)程中，容易產(chǎn)生垮孔、卡鉆、噴孔等現(xiàn)象。我國(guó)在松軟突出煤層雖然有鉆孔深度超過(guò)150m甚至達(dá)到2

3、40m的記錄，但大部分的鉆孔深度都在100m以下，且成孔率低，防突成本和瓦斯抽放成本很高。我國(guó)松軟煤層在所開(kāi)采煤層中所占比例較大，因此，松軟突出煤層的鉆進(jìn)成孔問(wèn)題一直是個(gè)亟待解決的難題。實(shí)現(xiàn)松軟煤層中打深孔，必須采取綜合的辦法來(lái)解決，綜合辦法包括：鉆孔設(shè)計(jì)、打鉆設(shè)備和打鉆工藝等方面。9/7/20215一、概　述2006年，國(guó)家發(fā)改委會(huì)同國(guó)家安監(jiān)總局、國(guó)家煤監(jiān)局發(fā)文批復(fù)了煤礦瓦斯治理與利用10個(gè)示范工程建設(shè)項(xiàng)目、8項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和裝備研制項(xiàng)目。建立示范點(diǎn)、重點(diǎn)推廣先進(jìn)適用技術(shù)。2009年7月9～17日，國(guó)家能源局煤炭司會(huì)同煤礦安監(jiān)局科技裝備司對(duì)這些項(xiàng)

4、目進(jìn)行了現(xiàn)場(chǎng)檢查和總結(jié)驗(yàn)收工作。9/7/20216一、概　述10個(gè)煤礦瓦斯治理與利用示范工程建設(shè)項(xiàng)目根據(jù)各示范點(diǎn)的特點(diǎn)和條件，集成瓦斯治理與利用的先進(jìn)適用技術(shù)，并總結(jié)推廣應(yīng)用。龍煤集團(tuán)鶴崗分公司、沈陽(yáng)煤業(yè)集團(tuán)、撫順礦業(yè)集團(tuán)淮南礦業(yè)集團(tuán)、淮北礦業(yè)集團(tuán)鄭州煤炭集團(tuán)、焦作煤業(yè)集團(tuán)陽(yáng)泉煤業(yè)集團(tuán)、晉城煤業(yè)集團(tuán)松藻煤電公司9/7/20217一、概　述8項(xiàng)“煤礦瓦斯綜合治理與利用關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和裝備研制項(xiàng)目”松軟突出煤層中風(fēng)壓空氣鉆進(jìn)裝備研制與配套工藝開(kāi)發(fā)井下水平長(zhǎng)鉆孔鉆機(jī)研制及配套工藝開(kāi)發(fā)低透氣性煤層瓦斯抽采增效技術(shù)開(kāi)發(fā)低濃度瓦斯輸送安全保障成套技術(shù)開(kāi)發(fā)與裝備研

5、制防突遠(yuǎn)距離控制鉆機(jī)研制及配套工藝開(kāi)發(fā)松軟突出煤層順層鉆孔螺旋鉆進(jìn)裝備研制與配套工藝開(kāi)發(fā)瓦斯抽采礦井的風(fēng)流監(jiān)測(cè)與智能控制關(guān)鍵技術(shù)研制地面瓦斯抽采的欠平衡車裝鉆機(jī)研制9/7/20218一、概　述示范工程建設(shè)取得階段性效果：推廣了一批瓦斯治理、瓦斯抽采、瓦斯利用的先進(jìn)適用技術(shù)和裝備。提高了礦井順煤層抽采鉆孔施工深度和能力，研發(fā)了強(qiáng)突出松軟煤層中風(fēng)壓鉆進(jìn)技術(shù)、松軟突出煤層螺旋鉆進(jìn)技術(shù)和裝備、千米鉆機(jī)長(zhǎng)鉆孔成孔工藝技術(shù)等。9/7/20219二、鉆孔施工裝備現(xiàn)狀1、鉆機(jī)根據(jù)驅(qū)動(dòng)鉆頭回轉(zhuǎn)的動(dòng)力來(lái)源不同，煤礦坑道鉆機(jī)的主流產(chǎn)品可分成兩大類：一類是常規(guī)的孔口回轉(zhuǎn)鉆

6、機(jī)（鉆機(jī)通過(guò)鉆桿柱驅(qū)動(dòng)鉆頭回轉(zhuǎn)）。像淺孔鉆機(jī)一般都是這一類；另一類是孔底動(dòng)力回鉆鉆機(jī)（鉆進(jìn)時(shí)鉆桿柱不回轉(zhuǎn)，由孔底馬達(dá)驅(qū)動(dòng)鉆頭回轉(zhuǎn)）。9/7/202110二、鉆孔施工裝備現(xiàn)狀1、鉆機(jī)孔內(nèi)馬達(dá)驅(qū)動(dòng)裝置：9/7/202111二、鉆孔施工裝備現(xiàn)狀1、鉆機(jī)我國(guó)煤礦坑道鉆探作業(yè)的主導(dǎo)機(jī)型為全液壓動(dòng)力頭式坑道鉆機(jī)。具有鉆進(jìn)效率高、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、操作安全、解體性好、易搬遷等特點(diǎn)。目前，國(guó)內(nèi)全液壓動(dòng)力頭式鉆機(jī)的生產(chǎn)廠家較多，鉆進(jìn)能力從幾十米到上千米，已形成多個(gè)系列。9/7/202112ZDY6000LD(A)、ZDY6000LD型履帶式全液壓坑道鉆機(jī)二、鉆孔施工裝備

7、現(xiàn)狀9/7/202113ZYR-1900/ZYR-1200型松軟突出煤層全液壓鉆機(jī)。鉆進(jìn)深度：250/150m。二、鉆孔施工裝備現(xiàn)狀9/7/202114二、鉆孔施工裝備現(xiàn)狀2、配套鉆桿目前煤礦井下所用的鉆桿種類主要有外平鉆桿、螺旋鉆桿兩種。外平鉆桿是最常用的一種類型，適用于井下常規(guī)鉆進(jìn)作業(yè)和穩(wěn)定組合鉆具定向鉆進(jìn)?，F(xiàn)有的規(guī)格主要有φ42，φ50，φ63·5，φ73，φ89mm等，具體鉆桿參數(shù)及配套鉆頭見(jiàn)下表。9/7/202115二、鉆孔施工裝備現(xiàn)狀9/7/202116二、鉆孔施工裝備現(xiàn)狀2、配套鉆桿螺旋鉆桿主要用于滿足松軟煤層鉆進(jìn)和本煤層大直徑救援孔

8、的排粉需要。螺旋鉆桿接頭形式多采用插接方式。可方便處理鉆進(jìn)過(guò)程中因塌孔、噴孔、掉塊等形成的卡鉆、埋鉆等孔內(nèi)事故。目前常用的