煤矿井下双级双速扩孔技术研究与应用

赵建国，李泉新，刘建林，杨冬冬

(中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

0 引 言

顶板高位大直径定向钻孔是工作面采动影响区卸压瓦斯抽采治理的重要手段[1-2]，具有钻孔轨迹精确可控，钻孔利用率高，布孔灵活，不需要辅助施工专用高位钻场，瓦斯抽采浓度高，便于资源化利用等诸多技术优势[3-5]。顶板高位大直径定向钻孔不仅能够抽采回采过程中采动影响区域的卸压瓦斯，有效降低上隅角与回风流中瓦斯浓度，拦截邻近层卸压瓦斯，而且还能抽采回采后期采空区的瓦斯，提高瓦斯抽采利用率，经济及社会效益显著。现阶段顶板高位定向长钻孔主要施工方法为：先采用随钻测量定向钻进技术施工轨迹可控的导向孔，随后采用大直径扩孔技术逐级扩大至目标直径[6-7]。该施工方法发展相对成熟，具有施工简单、钻具配置灵活以及对钻机设备能力要求较低等优势，已在国内多个矿区推广应用。但在长期的应用实践过程中，该施工方法也逐渐暴露一些问题：首先，基于现有定向钻具规格与组合形式的随钻测量定向钻进技术在硬岩深孔中的钻进效率提升空间有限，不能完全满足采动卸压瓦斯抽采治理对于进一步提高定向钻孔钻进成孔效率的需要；其次，随着终孔直径的进一步增大，一方面分级扩孔级数相应增加，综合扩孔钻进效率随之下降[8]，另一方面孔内扩孔钻杆弯曲变形现象加剧，导致过早疲劳损伤，对于扩孔施工造成安全隐患[9]。……