煤礦鉆孔施工工藝優(yōu)化及應用

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摘要：煤礦防突是防治煤與瓦斯突出而制定的相關規(guī)定。本文針對煤礦鉆孔施工工藝存在的問題進行剖析，通過升級基礎設備、改進鉆桿和鉆頭、增加供水流量等優(yōu)化措施，以期提高鉆孔施工效率，提升煤礦防突鉆孔施工的穩(wěn)定性。

關鍵詞：煤礦；鉆孔施工工藝；基礎設備

引言

煤礦鉆孔施工的效率直接影響企業(yè)的經(jīng)濟增長速度，而防突工作消除了鉆孔掘進期間的危險性，使得鉆機能夠向著礦井深處平穩(wěn)進行掘進，提升了鉆機掘進速度，提高了鉆機工作效率，以促進煤礦產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟穩(wěn)定增長。

1.煤礦鉆孔施工工藝存在的問題

首先，在進行鉆孔施工時，一般選用的設備是ZDY1900型液壓鉆機進行鉆孔操作，該機型鉆機受到礦井深度和地應力等因素影響，減小了鉆機的推進功率、推進力和起拔力，導致鉆機在推進時速度較慢，延長了鉆孔時間，而且在鉆進的過程中，傳統(tǒng)深孔鉆車的排渣能力較弱，大量煤屑堵塞鉆孔，造成卡鉆或埋鉆現(xiàn)象，影響施工效率。其次，傳統(tǒng)鉆桿在進行鉆孔時，打孔深度超過六十米后，周邊煤體的松軟度和硬度造成鉆孔形狀較差，而且鉆進扭矩和鉆桿受力增大，容易出現(xiàn)斷桿或者埋鉆現(xiàn)象發(fā)生，使得煤層瓦斯不能及時進行抽放，增加施工時間，拖延了施工進度。最后，煤礦礦井開采過程中，用水量相對較大，一般是采用單頭水壓進行用水點供給，但隨著礦井深度的增加，用水點增多，單水水壓不能滿足鉆頭的排渣要求，造成煤屑堆積過多堵塞鉆孔，出現(xiàn)卡鉆現(xiàn)象無法按照預期完成掘進指標。

2.煤礦防突鉆孔施工工藝優(yōu)化和應用

(1)升級基礎設備基礎設備是煤礦鉆孔施工的重要保障，提升基礎設備的性能，能夠加快工程施工進度，降低鉆孔施工過程中的安全隱患。傳統(tǒng)鉆孔施工設備為了減少施工成本，采用一些較為落后的鉆孔設備，增加了煤礦鉆孔難度。將傳統(tǒng)設備和新型設備結合運用，一方面可以加快鉆孔的工作進度，另一方面可以增加操作安全系數(shù)，降低瓦斯突出危險。例如江蘇某煤礦在進行鉆孔施工時，在前期鉆孔的施工過程中，仍舊可以采用ZDY1900型液壓鉆機進行工作，以減少鉆車能源的消耗，節(jié)約煤礦生產(chǎn)成本。實時跟蹤液壓鉆車掘進的工作情況，當掘進深度超過該機型鉆機的工作承載力時，替換功率較強的深孔鉆車繼續(xù)進行鉆孔作業(yè)，一般可以選用功率較大的CMS1-6200/80型深孔鉆車，當掘進深度增加時可以適當更換鉆車上的動力馬達，更換成可調節(jié)轉速的變量馬達，使鉆車能夠及時應對掘進過程中的突發(fā)情況，在掘進順利階段將馬達轉速提升至800r/min，如果遇到掘進困難或其他問題可以將轉速適當調低，避免鉆速過高引起周邊煤體坍塌，造成埋鉆現(xiàn)象。圖1為升級過后的基礎設備。

(2)改進鉆桿和鉆頭傳統(tǒng)鉆機的鉆頭一般采用三翼鉆頭，切割面相對較小，容易受到周邊煤體的影響造成鉆孔坍塌或鉆孔不成形，延緩煤層瓦斯的釋放速度，影響工作進度，將鉆頭更改為四翼鉆頭，增加了孔內(nèi)切割面，使鉆孔成形更快，降低周邊煤體的影響。傳統(tǒng)肋骨鉆桿在進行鉆孔作業(yè)時，鉆孔掘進深度的增加，增加了鉆桿的受力和扭矩，容易造成斷桿現(xiàn)象，引進新型三棱鉆桿能夠有效減少斷桿的情況。如表1所示，三棱鉆桿的不同規(guī)格能夠承受不同的掘進壓力，錐螺旋的連接模式應用范圍較廣，使用成本較低。例如河南某煤礦在進行鉆孔施工時選用QHE-16型三棱鉆桿，鉆桿長1000mm，直徑73mm，采用錐螺紋接頭方式，在進行鉆孔掘進的過程中，單桿所受到的扭力為4700N/m，小于該類型三棱鉆桿6500N/m的扭力上限，進行鉆孔操作的過程中能夠減少斷桿的情況發(fā)生。如圖2顯示，在進行鉆孔作業(yè)的過程中，有時會遇到一些松軟煤體，造成鉆孔坍塌，形成堵孔的現(xiàn)象。三棱鉆桿工作時，鉆桿壁會不停擾動鉆孔內(nèi)落下的煤屑，避免煤屑大量堆積堵塞鉆孔的排風通道，隨著鉆桿的不停轉動，使得排渣通道及時打通，有效避免了卡鉆情況，實現(xiàn)較軟煤體的深孔鉆進。通過更換鉆桿，一方面能夠減少掘進時鉆桿折斷，另一方面能夠提升排渣量，減少夾鉆的情況發(fā)生。

(3)增加供水流量隨著煤礦礦井的掘進深度增加，煤礦各節(jié)點的用水量逐步上漲，如果不能及時供應，容易造成煤層瓦斯突出，延緩鉆孔施工進度。在礦井深度增加的同時加大供水流量，有效推動施工進度，減少煤礦工作的危險系數(shù)。例如河南某礦井在1080米深度繼續(xù)向下掘進的過程中，因為用水點增多，增加了一臺循環(huán)加壓泵，選擇100L/min的循環(huán)加壓泵提高供水流量，考慮到實際所處位置的深度，工作人員將循環(huán)加壓泵的壓力調整至了8MPa，而且考慮礦井深度增加后煤屑較多，工作人員將供水管道直徑從十毫米調整至了十五毫米，使得管道排渣效率提高，加快鉆孔施工的工作進度。增加供水流量不僅可以有效解決礦井生產(chǎn)過程中單頭水壓不足的問題，而且供水管道直徑增加，能夠有效減少煤屑擁堵鉆孔，減少卡鉆、埋鉆的事故發(fā)生。圖3為某位施工人員有效地增加煤礦供水流量。

3.結論

綜上所述，升級基礎設備可以加快鉆孔施工進度，確保施工質量，改進鉆桿和鉆頭能夠減少鉆孔過程斷桿、夾鉆的情況發(fā)生，增加供水流量能夠有效減少煤屑擁堵鉆孔，降低事故發(fā)生率。通過鉆孔施工工藝優(yōu)化一方面可以提高煤礦工作效率，另一方面可以降低煤礦工作危險系數(shù)。

【參考文獻】

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[3]凌標燦,戴世鑫.三棱鉆桿在中軟煤層順層瓦斯抽排鉆孔的應用[J].煤炭科學技術,2009(10):44-46.

作者：趙志杰 單位：山西陽煤集團登茂通公司