井下垂直下向钻孔穿强突煤层施工工法适用范围

《井下垂直下向钻孔穿强突煤层施工工法》的适用范围是：

1.适用于高瓦斯突出矿井井下瓦斯治理和补充勘探工程。

2.需要压风排渣钻进。

3.含水层涌水量小于10立方米/小时，涌水量超过10立方米/小时时，应采取综合治水措施，否则钻孔施工进度、孔壁质量等将受到一定的影响。

4.孔径94~133毫米，孔深150米以内的，孔径、垂直度要求较高。

井下垂直下向钻孔穿强突煤层施工工法工艺原理

《井下垂直下向钻孔穿强突煤层施工工法》的工艺原理叙述如下：

ZDY-3200S型煤矿用全液压坑道钻机（图1），属于低转速、大转矩类型，适于采用复合片钻头施工大直径钻孔，主要用于煤矿井下施工近水平、长距离瓦斯抽放钻孔，也可用于地面和坑道近水平工程钻孔的施工。

MLGF20/12.5-132G螺杆空压机（图2）属于矿用防爆型，整机和所有电气均有防爆合格证及矿用安全认证；齿轮直联，背靠背圆锥滚子轴承；易损件少，可靠性高，操作简单；具有安全、可靠、高效、耐用和低噪声等特点。

突出煤层安全钻进防喷装置（图3、图4）由单位自主研发（已获中国实用新型专利证书），该装置具有安全、可靠、使用简单的特点，可以使钻进时喷出的煤和瓦斯分别进入设定系统，从根本上消除钻孔强烈喷孔或钻孔突出带来的安全隐患。

YCJ5（A）组合测井仪（图5）是由YCJ5T（A）组合测井仪同步机、YCJ5G（A）组合测井仪探管和YCJ5S（A）组合测井仪测深装置组成。该仪器采用无缆（借助钻杆送取探管）测量方式，能够测量水平孔、斜孔及垂直孔，应用于含有甲烷或爆炸性气体的矿井测井，特别是对于煤矿井下采前探测，可节约从地面至井下的无效钻探费用。仪器一次可以测量自然y和选择y两个参数。用于确定钻孔穿过煤层和岩层的位置及深度，同时也可用于确定煤层的深度、厚度和结构；也可以划分岩性并确定岩溶发育带、断层破碎带，提供并作为岩层的对比和分析孔内构造；运用测井仪和测斜仪并与定向钻机相结合可进行断层落差判定。

YHQ-XG全方位钻孔测斜仪（图6）主要由测斜探管、测斜仪（同步机）组成，专供煤矿井下水平钻孔或定向钻孔进行测斜。

利用ZDY-3200S型煤矿用全液压坑道钻机配合MLGF20/12.5-132G螺杆空压机，先用133毫米金刚石复合片钻头钻进20米，然后下127毫米套管20米进行护孔，同时对钻孔进行全孔注浆封堵岩层裂隙，杜绝涌水和跨孔、塌孔对钻孔的影响，待水泥浆凝固48h再用94毫米高强度金刚石复合片钻头配合突出煤层安全钻进防喷装置压风排渣穿强突煤层钻进成孔（钻孔结构见图7）。

在钻进过程中要密切注意瓦斯变化情况、控制钻速，避免瓦斯超限和喷孔事故的发生。对施工的钻孔及时采用YCJ5（A）组合测井仪和YHQ-XG全方位钻孔测斜仪进行测井、测斜，收集、汇总相关资料从而达到地质补勘目的。

井下垂直下向钻孔穿强突煤层施工工法施工工艺

《井下垂直下向钻孔穿强突煤层施工工法》的施工工艺流程及操作要点叙述如下：

• 工艺流程

施工准备→钻机基础→钻机就位固定→下套管钻孔钻进→下套管注浆护孔→穿强突煤层钻进成孔→测井、测斜收集、汇总数据→钻孔结束→设备撤场。

• 操作要点

1.钻进设备的选型：选用西安煤科院生产的ZDY-3200S液压钻机，该钻机施工钻孔倾角±90°；钻杆选用ф73毫米高强度摩擦焊接外平钻杆；钻头选用ф133毫米、ф94毫米金刚石复合片钻头，该钻头适用于10级以下岩层钻进，具有钻进效率高、使用寿命长的特点。

2.钻机的稳固：用325号矿渣水泥预制混凝土钻机基础，并在规定位置将4只地脚螺栓固定，钻机就位后要将压板固定在地脚螺栓上，拧紧螺母；采用4根液压单体在巷道壁上掏槽进行稳固钻机；钻机处巷道顶部施工两个起吊锚杆，配合手拉葫芦预防钻机歪倒。

3.空压机中风压排渣：矿井系统风压低，一般在0.4~0.5兆帕，风量不稳定，影响钻孔排渣，制约钻孔施工深度的提高。利用空压机产生的中风压经钻杆内孔、钻头进入孔底，在孔内形成高速风流，钻屑则悬浮在风流中被吹向孔口，从而实现排渣和钻头的冷却。尤其在强突出煤层，孔内瓦斯和压风混合，使孔内只有气、固两相流，发生阻塞的可能性减小，避免了钻屑在孔内的积聚，从而减小和避免了喷孔事故的发生，使得钻孔得以成孔。

4.注浆护孔堵水：为避免含水层和跨孔、塌孔对钻孔施工的影响，根据具体情况对钻孔下套管和带压注浆进行护孔，避免发生孔内事故，造成无法钻进。

5.钻孔测井、测斜：及时对施工结束的钻孔进行测井、测斜。测井采用西安煤科院生产的YCJ5（A）组合测井仪对煤岩性及层位进行测定；测斜采用西安煤科院生产的YHQ-XG全方位钻孔测斜仪进行测定。

• 操作要求

1.钻机混凝土基础用不低于325号矿渣水泥预制，并将4只地脚螺栓固定于规定位置。

2.钻机就位后要将压板固定在地脚螺栓上，拧紧螺母。

3.施工现场必须配备2只干粉灭火器和消防沙。

4.钻机用液压单体打牢，并挂防倒装置且经常检查进行加固。

5.孔内下套管时必须使用专用工具，避免套管下窜到孔底，造成钻孔报废。

6.注浆护孔堵水时严格浆液比例，确保孔内岩层裂隙及套管与孔壁之间注实。

7.在穿煤过程中要使用突出煤层安全钻进防喷装置（已获中国实用新型专利证书），防喷装置连接要牢固可靠，抽采管路要及时进行除渣，确保畅通、可靠有效。施工过程中要密切注意瓦斯变化情况，根据瓦斯浓度确定钻机钻速、钻压和钻进进度，避免瓦斯超限事故和喷孔事故的发生。

8.严格按照《钻机工操作规程》和措施要求进行操作施工。

9.全方位钻孔测斜仪和组合测井仪属高精密仪器，严禁强烈震动、碰撞；与钻杆连接时要牢固可靠；在使用过程中钻杆严禁转动；全方位钻孔测斜仪在预定测点要停留进行采样，并按顺序详细记录测量结果，组合测井仪下钻、提钻速度要≤10厘米/秒。

• 劳动力组织

劳动力组织见表1。

参考资料：