超大孔径(φ300 mm)高位定向抽采钻孔成孔工艺探索与实践

赵志军，张 飞，陈鑫源

(1.晋能控股煤业集团 成庄矿，山西 晋城 048021； 2.晋能控股集团 山西科学技术研究院(晋城)技术研究院有限责任公司，山西 晋城 048006； 3.河南省煤炭科学研究院有限公司，河南 郑州 450001)

瓦斯灾害是制约煤矿安全高效生产的重要因素，现阶段主要的防治措施均为钻孔抽采[1-4]。随着煤矿安全管理、科研、资金的长效投入及矿井安全生产迫切需求，钻孔施工设备得到了全面发展和突破，中煤科工集团西安院、重庆院、陕西太合智能钻探有限公司等国内主流煤矿安全领域钻机具制造企业现已研发出最大扭矩达7 000、12 000、15 000、17 000、22 000 N·m等一系列钻机，显著改善了我国煤矿瓦斯抽采局面，由可施工小孔径短孔抽采的普通钻机具向可施工区域化大直径定向长钻孔钻机具发展[5-8]。但现阶段大功率定向钻机具多数试验定向长钻孔孔径均不超过φ300 mm，且大孔径(φ203 mm以上)钻孔多为3次及以上成孔，工序复杂、施工效率低、钻机满负荷运行。针对此问题，研发大功率大直径定向钻机及配套钻具，对超大孔径(φ300 mm)高位定向抽采钻孔成孔工艺进行了探索与实践，并对其抽采效果进行了对比分析。

1 高位定向长钻孔抽采技术

1.1 技术原理

顶板高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采时，利用工作面回风巷内钻场，在工作面回采之前采用定向钻机以大倾角上仰开孔钻进，借助随钻测量系统对实钻钻孔轨迹进行实时准确测量，并与设计钻孔轨迹进行对比分析，通过调整螺杆马达工具面向角对钻孔轨迹进行人工调控，达到精准控制钻孔轨迹进入工作面采空区内、并沿顶板裂隙带延伸至设计位置的目的。……