松軟突出煤層瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

松軟突出煤層的瓦斯抽采技術(shù)是煤礦煤礦工業(yè)的重要組成部分，也是當(dāng)前煤礦行業(yè)亟待解決的問(wèn)題之一，對(duì)煤礦的發(fā)展有著重要的掣肘。基于此，本文對(duì)該技術(shù)的研究現(xiàn)狀進(jìn)行了總結(jié)，并針對(duì)目前發(fā)展的趨勢(shì)展開(kāi)討論，指明了未來(lái)的發(fā)展方向。其中，具體介紹了煤層瓦斯抽采技術(shù)的關(guān)鍵難點(diǎn)，并且對(duì)其具體的增產(chǎn)改造技術(shù)分別作了闡述，說(shuō)明了不同技術(shù)的未來(lái)的發(fā)展方向。

　　關(guān)鍵詞：松軟突出煤層;瓦斯抽采;鉆進(jìn)技術(shù);定向鉆進(jìn)

　　 1 松軟突出煤層鉆孔改造技術(shù)現(xiàn)狀

　　松軟突出煤層一般是指在原始的儲(chǔ)層條件下煤層，其滲透性差、煤體較為破碎，導(dǎo)致其流變性較大并且強(qiáng)度極差，從而其物理特性在力學(xué)方面更貼近于粘性材質(zhì)。所以，為其施加降低的應(yīng)力即可使其蠕變速度加快直至破裂，普氏系數(shù)f≤1，煤層滲透率。由于松軟突出煤層在我國(guó)的分布較為廣泛，并且占據(jù)著我國(guó)可采煤層的極高比例，所以如何針對(duì)其瓦斯進(jìn)行綜合治理成為了煤礦行業(yè)從業(yè)者亟待解決的問(wèn)題之一。利用鉆孔預(yù)抽煤層瓦斯是實(shí)現(xiàn)瓦斯綜合治理的重要方法，其中鉆孔施工是其中的關(guān)鍵技術(shù)難點(diǎn)。由于松軟突出煤層的滲透性相對(duì)較差，給瓦斯的抽取造成不便[1]。鑒于此，為提高煤層的滲透性，使煤層的氣體快速解吸并流通，一般采用鉆孔措施來(lái)提高產(chǎn)量。目前，基于鉆進(jìn)技術(shù)的提高產(chǎn)能的改造方法主要有如下幾種。

　　 1.1 組合鉆具強(qiáng)造斜鉆進(jìn)技術(shù)

　　該工藝方法主要是指將1個(gè)或者多個(gè)穩(wěn)定器設(shè)置在鉆頭后后面的十幾米范圍內(nèi)，由于地心引力的作用，鉆桿又呈現(xiàn)水平狀態(tài)，所以會(huì)產(chǎn)生撓曲變形，進(jìn)而切削力方向向下，鉆孔傾角可以快速減少，鉆孔在煤層中的距離被延長(zhǎng)。該組合鉆一般有穩(wěn)定器、鉆頭和鉆桿構(gòu)成，為降低對(duì)鉆頭的約束力，穩(wěn)定器與鉆頭之間的鉆桿一般采用細(xì)鉆桿或柔性鉆桿甚至蛇骨鉆桿等，以便于增強(qiáng)鉆頭的傾斜能力。

　　在穿層鉆孔的是施工上一般采用組合鉆具強(qiáng)造斜鉆進(jìn)技術(shù)，其具有著如下優(yōu)點(diǎn)：1鉆孔軌跡可以在鉆具回轉(zhuǎn)調(diào)整下進(jìn)行調(diào)整，靈活性強(qiáng);2為增強(qiáng)瓦斯抽采效果，可以適當(dāng)提高鉆孔在煤層中的延展距離;3技術(shù)原理相對(duì)簡(jiǎn)單、工具造價(jià)低、適用范圍廣、操作簡(jiǎn)單，如果瓦斯抽采鉆孔施工的施工要求一般，可以采用該技術(shù)方法。但該技術(shù)也存在著一定的缺陷，例如：在定向控制時(shí)精度較低、工作效率不高、起下鉆次數(shù)較多等。此外，在鉆具回轉(zhuǎn)時(shí)，工作人員可以實(shí)現(xiàn)調(diào)節(jié)鉆孔傾角作業(yè)，但不能調(diào)節(jié)方位角。

　　 1.2 機(jī)械掏穴鉆進(jìn)技術(shù)

　　機(jī)械掏穴鉆進(jìn)技術(shù)是在瓦斯抽采鉆孔成孔的前提下，將煤層孔段利用機(jī)械師掏穴鉆頭來(lái)進(jìn)行局部擴(kuò)孔的技術(shù)手段。其中，機(jī)械掏穴鉆進(jìn)的重要部分之一就是掏穴鉆頭，掏穴鉆頭主要由收放機(jī)構(gòu)、導(dǎo)向頭以及主體等構(gòu)成，一般情況下，翼片在主體內(nèi)，一旦開(kāi)始作業(yè)，翼片在收放機(jī)構(gòu)的作用下被撐開(kāi)，進(jìn)而可以針對(duì)原始孔進(jìn)行回轉(zhuǎn)擴(kuò)孔作業(yè)，翼片在擴(kuò)孔作業(yè)完成后收回，并且從已鉆孔內(nèi)退出。該技術(shù)所使用的鉆頭主要有反向回拉鉆孔預(yù)計(jì)正向擴(kuò)孔兩種形式，主要用于穿層鉆孔，提高工作區(qū)域的孔徑大小，進(jìn)而增強(qiáng)孔的滲透性。但是該方法擴(kuò)孔直徑的作用范圍相對(duì)較小。

　　 1.3 水力沖孔鉆進(jìn)技術(shù)

　　該技術(shù)主要是利用鉆桿在碎巖內(nèi)作業(yè)時(shí)，將水進(jìn)行高壓處理，再射向破碎的煤體，從而完成切割操作。以上過(guò)程需要特殊制作的密封設(shè)備及接頭等。在水力作業(yè)時(shí)，由于高壓水流的壓力較大，造成孔壁煤層破碎，煤體被大量沖出，出現(xiàn)了較大的空洞;同時(shí)還造成瓦斯壓力及地應(yīng)力平衡被打破，導(dǎo)致鉆孔附近的應(yīng)力被重新分配，煤層的壓力得到大幅度的降低，地應(yīng)力也大幅度減少，進(jìn)而煤層的通透性得到提高，瓦斯的移動(dòng)速度及解吸速度變大，從而瓦斯抽采效率增加。水力沖孔技術(shù)可以提高煤層的滲透性及瓦斯抽采的孔徑范圍，但其作用范圍以及擴(kuò)孔直徑還需要大幅度提高[2]。

　　 2 鉆進(jìn)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)

　　目前，針對(duì)該技術(shù)業(yè)內(nèi)人士普遍認(rèn)為的重大缺陷有如下幾點(diǎn)：篩管護(hù)徑小、順煤層定向鉆進(jìn)困難以及鉆孔增產(chǎn)改造范圍不足等。為了使瓦斯抽采的技術(shù)日益成熟，從而使瓦斯抽采的效果日益良好，提出了泥漿脈沖隨鉆測(cè)量定向鉆進(jìn)技術(shù)、電磁波隨鉆測(cè)量空氣定向鉆進(jìn)、大直徑篩管跟管鉆進(jìn)技術(shù)、大直徑小曲率側(cè)鉆改造技術(shù)等，其中泥漿脈沖隨鉆測(cè)量定向鉆進(jìn)技術(shù)和電磁波隨鉆測(cè)量空氣定向鉆進(jìn)可提高順層鉆孔成孔深度和軌跡控制精度，大直徑篩管跟管鉆進(jìn)技術(shù)可提高護(hù)孔直徑和鉆孔完好性，小曲率側(cè)鉆改造技術(shù)可提高鉆孔的覆蓋面積和煤層改造效果。

　　 3 總結(jié)

　　 1松軟突出煤層的瓦斯災(zāi)害治理技術(shù)手段之一就是利用鉆孔進(jìn)行瓦斯預(yù)抽采，同時(shí)可以與增滲措施和增產(chǎn)措施相互結(jié)合，從而安全生產(chǎn);2開(kāi)發(fā)了水力正循環(huán)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)和沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)、螺旋鉆桿干式回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)技術(shù)、異形鉆桿空氣鉆進(jìn)技術(shù)、泡沫/霧化鉆進(jìn)技術(shù)、空氣反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)、空氣套管鉆進(jìn)技術(shù)和梳狀鉆孔定向鉆進(jìn)技術(shù)，以便于針對(duì)松軟突出煤層鉆進(jìn)成孔難題;3開(kāi)發(fā)了護(hù)孔技術(shù)，基于提鉆或者不提鉆原理，以應(yīng)對(duì)松軟突出煤層成孔后孔壁在瓦斯抽采過(guò)程中的穩(wěn)定可靠;4開(kāi)發(fā)了基于鉆進(jìn)技術(shù)的煤層改造技術(shù)，如組合鉆具強(qiáng)造斜鉆進(jìn)技術(shù)、機(jī)械掏穴鉆進(jìn)技術(shù)和水力沖孔鉆進(jìn)技術(shù)來(lái)提高煤層的滲透性以及鉆孔抽采效果;5為了進(jìn)一步提高煤礦的增產(chǎn)、鉆進(jìn)等能力，本文提出新的定向鉆進(jìn)技術(shù)，如基于泥漿脈沖測(cè)量法、電磁波碎鉆法以及基于大直徑小曲率和篩管的自動(dòng)化鉆進(jìn)技術(shù)。