現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)人員合影

中國(guó)煤科西安研究院介紹，碎軟煤層因其硬度低，煤層破碎廣泛發(fā)育而無(wú)法克服瓦斯噴孔、塌孔卡鉆等問(wèn)題，不利于鉆探工作的開(kāi)展，導(dǎo)致煤孔深度普遍不足150m，無(wú)法滿足跨工作面區(qū)域瓦斯遞進(jìn)式抽采的成孔深度及施工效率要求。常用的鉆探裝備與技術(shù)有液動(dòng)和氣動(dòng)兩種，其中液動(dòng)螺桿鉆具定向鉆進(jìn)工藝由于高壓水沖刷孔壁塌孔而成孔難，而空氣鉆進(jìn)工藝在煤層裂隙內(nèi)“沖刷”作用小而成孔性好，常規(guī)鉆進(jìn)軌跡不可控，鉆孔常因見(jiàn)煤層頂板、底板而終孔，易形成抽采空白帶和瓦斯治理盲區(qū)，存在嚴(yán)重安全隱患。

此次開(kāi)展試驗(yàn)的天地王坡煤礦主采3#煤層即屬于典型的碎軟煤層。近年來(lái)該礦采用多種鉆進(jìn)工藝，先后開(kāi)展干式螺旋順層鉆孔、順煤層定向鉆孔、頂板-底板梳狀定向鉆孔等成孔技術(shù)試驗(yàn)，一直未取得滿意效果，無(wú)法滿足跨工作面區(qū)域瓦斯遞進(jìn)式抽采的成孔深度及施工效率要求，嚴(yán)重制約天地王坡煤礦安全高效開(kāi)采。

鉆孔軌跡

中國(guó)煤科西安研究院得知情況后，直面技術(shù)挑戰(zhàn)，于2021年4月專門(mén)成立了天地王坡煤礦鉆探技術(shù)攻關(guān)專家組。在前期試驗(yàn)基礎(chǔ)上，確定了“碎軟煤層氮?dú)馀旁鼩鈩?dòng)定向鉆進(jìn)技術(shù)”新方案。方案采用高壓氮?dú)猓ǘ沤^燒鉆、CO超限風(fēng)險(xiǎn)）為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)孔底氣動(dòng)螺桿鉆具工作，帶動(dòng)鉆頭回轉(zhuǎn)碎巖，同時(shí)氮?dú)庾鳛榕旁橘|(zhì)攜帶鉆進(jìn)過(guò)程的熱量，并將孔內(nèi)產(chǎn)生煤渣沿鉆具與孔壁之間環(huán)空間隙排出孔外。利用隨鉆測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)鉆孔軌跡變化，通過(guò)調(diào)節(jié)氣動(dòng)螺桿鉆具彎角朝向調(diào)整鉆孔軌跡按設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)。新方案成功解決了氣源風(fēng)壓不足、噴孔卡鉆、壓風(fēng)鉆進(jìn)粉塵治理、碎軟煤層鉆孔軌跡控制等技術(shù)難題。在王坡煤礦南翼施工順煤層氣動(dòng)定向鉆孔4個(gè)，最大單班進(jìn)尺60m，累計(jì)進(jìn)尺1530m，全煤鉆孔最大深度達(dá)437m。

項(xiàng)目負(fù)責(zé)人介紹，“煤礦井下碎軟煤層氮?dú)馀旁鼩鈩?dòng)定向鉆進(jìn)技術(shù)與裝備”項(xiàng)目研發(fā)的成功，解決了碎軟煤層長(zhǎng)距離精準(zhǔn)定向成孔及開(kāi)分支的技術(shù)難題，也解決了氣動(dòng)定向安全高效排渣、鉆孔軌跡隨鉆測(cè)量、定向施工安全控制以及職業(yè)健康保障的難題。為國(guó)內(nèi)其他碎軟煤層礦區(qū)采用“跨工作面區(qū)域瓦斯遞進(jìn)式抽采新模式，保障安全高效生產(chǎn)、實(shí)現(xiàn)企業(yè)降本增效”提供了新的解決方案，降低了碎軟煤層開(kāi)采的風(fēng)險(xiǎn)和難度。

據(jù)悉，目前該成果已進(jìn)入示范推廣階段。

來(lái)源:新華網(wǎng)