普通钻机施工定向钻孔在煤矿中的应用

    张海荣

    摘 要：对定向钻孔技术进行了概述，以VLD-1000型和ZDY6000LD型定向钻孔机为例探讨定向钻孔钻机的特点，研究其施工工艺及其在煤层地质方面的应用，以期为普通钻机施工定向钻孔在煤矿中的应用提供参考，推动我国定向钻孔技术不断发展。

    关键词：定向钻孔；煤矿；应用

    0 引言

    普通钻机施工定向钻孔在煤矿生产中的应用，能够在一定程度上缓解和预防在采煤过程中所遇到的瓦斯问题，并提升了矿井瓦斯抽采量和瓦斯的利用量，为煤矿企业带来了更大的经济和环保效益。

    1 煤矿定向钻孔技术简介

    现代煤矿企业中应用最多的定向钻孔技术就是对固定目标应用定向制定的轨迹进行不偏离的钻孔。它主要的优势是其钻孔和有效抽采时间相对长，布孔较为均匀，同时工程量相对较小，实现的瓦斯抽采效率相对高，被不断应用于煤矿中。相比于传统的煤矿中应用的钻孔技术，现在融合了最新科技与先进工艺的定向钻孔凭借事先制定好的固定轨迹，可以节省不少人力物力。但在制定轨迹前我们须考察当地的地层是否有弯曲，程度如何，并要考虑钻孔控制理论，应用好人工造斜工具，收集好钻孔的各种实际资料，理顺他们之间的关系，从而制定切实可行的钻探轨迹，完成定向钻孔任务。在进行定钻孔过程中，地质和工艺技术因素均会影响定向钻孔轨迹的弯、直控制。因此，在进行定向钻孔时，应充分考虑地质因素和钻探工艺技术，确保能够让钻孔正常进行。当前，煤矿施工中的定向钻孔技术有着良好的定位轨迹效能，使得钻孔路径始终处于煤层之中，并加大了钻孔长度的有效距离，进行长距离钻进变得轻松准确，可以对煤层实施大面积的抽采，另一方面我们可以看到定向钻孔技术有效削弱了钻孔过程中钻机的搬迁次数。定向钻孔技术实现了传统钻孔难以想象的水平和垂直分支钻孔，让每个煤层实现贯穿，并沟通一些煤层中的裂隙，达到了煤层间实行透气的性能，有效提升抽采效率。同时，定向钻孔技术具有可视功能和定向功能，能够有效避免抽采盲区，提升抽采效率。

    2 定向钻孔钻机具特点

    近年来，随着科技的不断发展，各类普通钻机施工定向钻孔技术不断应用于煤矿生产中，推动了我国定向钻孔钻机具的不断发展。下面以VLD-1000型和ZDY6000LD型定向钻孔机为例来介绍定向钻孔钻机具的特点。VLD-1000型和ZDY6000LD型定向钻孔机在布局方面为整体布局，定向钻孔机的各个部分间采用螺栓与高压胶管来链接组合到一起。这两种定向钻孔机均在平台设计方面采用了模块化设计，在行走方式的设计上考虑到自重较大、推进力较强，所以应用了履带行走法，并安装了随钻测量定向钻进系统，能及时显示孔口钻孔参数、轨迹等相关钻探信息，以便现场工作人员能够随时了解成孔的信息，依据制定计划来实施定向钻进工作。考虑到钻孔作业的特殊性，所以采用电液驱动的方式，应用孔底马达实行钻进，让钻杆不旋转，而应用高压水柱进行钻进，这种定向钻孔钻进能力超过1000m。

    3 钻机施工定向钻孔在煤矿中的应用

    （一）定向钻孔施工工艺

    煤矿在进行煤层钻机作业定向钻孔时，其定向钻孔施工工艺主要包括以下流程：①开孔。在进行定向钻孔与开孔时，应先通过通缆钻杆直接连接直径是96毫米的转头实施12毫米的钻进，之后提出钻机更换153毫米直径的钻头实施6毫米的钻进，最后提出钻机将133毫米直径的孔口管伸入到钻孔中用封孔剂进行封孔。②安装测斜仪器，连接无磁钻杆与螺杆马达，认真对螺杆钻具和泥浆泵的连接进行详细的审查后才可以下钻。③在已开孔中进行下钻，下钻到孔底，利用轨迹的改变来对工具面值实行合理的调整，开动泥浆泵实施钻进作业，根据作业过程中泥浆泵的压力来了解钻孔的孔底状况，以便及时调节定向钻孔钻机钻进的给进压力。在进行定向钻孔过程中，为了确保层位的合理控制，应当在每钻进50米至100米便进行一次探顶。④在完成定向钻孔后，及时进行终孔起钻。

    （二）定向钻孔在煤层地质方面应用

    地向钻孔技术除了应用在瓦斯抽检方面外，在煤层地质条件及煤层赋存状态分析预测方面也发挥着重要意义。地质部门利用定向钻孔技术通过钻孔孔口的实测坐标及应用钻孔轨迹进行估测煤层的大致标高，并对照和参考其他有关的煤层材料及地质数据绘制新的比较准确的煤层底板等高线图。经过详细检查钻孔的剖面轨迹，认真审核查看每个钻进时间段排渣和进钻参数，来标出工作面存在异常的区域。根据定向钻孔技术来绘制的煤层等高线图及经过详细勘察得到的煤层异常区域，能预测该区域的煤层赋存状态及主要的地质构造，为有关的采掘计划及煤矿安全生产提供技术保障。同时定向钻孔技术具有定向功能和较长成孔距离的特点，能作为煤矿井下探放水钻孔施工。

    4 结束语

    近年来，随着科技不断发展，各类定向钻孔技术不断应用于煤矿中，推动我国定向钻孔钻机具的不断发展。普通钻机施工提高了矿井瓦斯的抽采量和利用量，有效降低瓦斯安全事故的发生，为煤矿企业带来了更大的经济和环保效益，推动煤矿企业的不断发展。

    参考文献：

    [1]姚宁平.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术[J].煤矿安全， 2008（10）.