煤矿井下大直径定向钻进技术在水力压裂中的应用

刘徐三

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

瓦斯抽采是我国区域性瓦斯治理和实现煤与瓦斯共采的关键技术，由于我国煤层透气性普遍较低(透气性系数0.004 ～0.04m2/MPa2·d)[1，2]，抽采钻孔影响范围有限，卸压程度不高，瓦斯抽采效果不够理想，消突周期长，严重制约着矿井的采掘接替。

煤矿井下钻孔水力压裂增透技术[3]是以煤层钻孔为通道，利用专用压裂设备压裂钻孔，施加高压注水，高压水流到达煤体内部后由于通道减少而阻力增加，注入煤层的水压逐渐升高，当孔内压力达到煤层破裂所需的压力时，煤层就会形成不等规则的裂缝[4]，可有效提高其透气性。水力射流冲孔造穴技术[5-10]利用高压水钻头切割和高压水力射流冲刷煤体，形成较大空间的洞室，可有效防止塌孔造成的瓦斯通道堵塞，提高瓦斯抽采效果，广泛应用于松软煤层瓦斯治理。目前，国内外多采用非定向顺层钻孔或非定向穿层钻孔进行水力射流冲孔和水力压裂，钻孔轨迹难以精确控制，存在盲区，且非定向顺层钻孔成孔率低；非定向穿层钻孔在煤层段有效孔段短(煤层段钻孔长度一般不超过10m)。

近年来，煤矿井下定向钻进技术[11，12]广泛应用于全国煤矿井下瓦斯治理、探放水、地质异常体探测等领域，随着技术的不断发展，逐渐形成了顶板高位定向钻孔、顶板梳状定向钻孔、本煤层顺层定向钻孔、底板梳状定向钻孔、底板定向钻孔等多种瓦斯抽采钻进技术及工艺方法，该技术具有钻孔轨迹精准可控、成孔率高、有效距离长等优点。……