煤炭工業(yè)是關(guān)系國際經(jīng)濟(jì)命脈的重要基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)，支撐著國民經(jīng)濟(jì)持續(xù)發(fā)展，本文主要論述了井下定向深孔抽采工藝確定和鉆機(jī)的應(yīng)用。

　　《河南理工大學(xué)學(xué)報(bào)》本刊主要刊登數(shù)學(xué)、物理學(xué)、化學(xué)、生物學(xué)、電子及計(jì)算機(jī)科學(xué)等學(xué)科的基礎(chǔ)研究和應(yīng)用研究方面的原創(chuàng)性學(xué)術(shù)論文。

　　中國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展和城市建設(shè)，加快了煤礦的開采和使用，同時(shí)也為采礦的安全提出了更高的要求。瓦斯事故在礦井事故中危害最大，抽采是治理的根本途徑。煤層氣是清潔能源，儲(chǔ)量豐富，應(yīng)加大開發(fā)及利用，抽采更是必要手段。瓦斯抽采也是國家政策法規(guī)的要求和引導(dǎo)，所以瓦斯抽采的發(fā)展方向是決定煤礦安全生產(chǎn)的重要保證。本文從煤礦瓦斯抽采技術(shù)現(xiàn)狀入手，闡述抽采工藝及抽采設(shè)備的應(yīng)用。

　　相當(dāng)長的時(shí)期內(nèi)煤炭做為我國的主導(dǎo)能源不可替代，這也就對(duì)煤礦安全生產(chǎn)提出更高的要求。煤礦瓦斯災(zāi)害在煤礦災(zāi)害事故中最為嚴(yán)重。瓦斯抽采就成為政策法規(guī)的要求和引導(dǎo)。早在2006年，國務(wù)院辦公廳及國家發(fā)改委就分別下發(fā)了：國辦發(fā)[2006]47號(hào)“關(guān)于加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采的若干意見”和發(fā)改辦[2006]1044號(hào)“煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用的‘十一五’規(guī)劃”。煤礦瓦斯作為一種清潔能源，瓦斯的抽采后利用對(duì)國家能源的經(jīng)濟(jì)效益也會(huì)起到一定的推動(dòng)作用。

　　1 井下定向深孔抽采的技術(shù)特點(diǎn)

　　1.1 瓦斯抽采的作用

　　1、通過瓦斯抽采能降低煤層的瓦斯壓力，從而降低煤層瓦斯突出的危險(xiǎn)性。

　　2、降低煤層瓦斯含量，從而降低來踩過程中瓦斯涌出量，進(jìn)而為生產(chǎn)提供一個(gè)良好的安全環(huán)境。

　　3、瓦斯是一種清潔能源，抽采后開發(fā)利用會(huì)具有很大的商業(yè)利用價(jià)值。

　　4、可降低礦井瓦斯排放量，減少對(duì)大氣環(huán)境的污染，具有綠色開采的作用。

　　1.2 瓦斯抽采的方式

　　煤礦瓦斯抽采有以下三種方式：井下鉆孔瓦斯抽采、地面抽采和礦區(qū)井上抽采。井下鉆孔瓦斯抽采是最廣泛采用的瓦斯抽采方式，相比地面抽采和礦區(qū)井上抽采的抽采方式，可以到所有抽采方式的75%以上。

　　1.3 井下鉆孔瓦斯抽采的主要方法

　　1、回采煤層沿走向孔口旋轉(zhuǎn)鉆孔抽采瓦斯。

　　2、通過瓦斯抽采專用巷道，穿層鉆孔抽采鄰層卸壓瓦斯。

　　3、采用定向鉆孔技術(shù)，在工作面或頂板，沿走向或傾向抽采本煤層和鄰近層瓦斯。

　　1.4 井下定向深孔技術(shù)的基本特征

　　1、鉆場(chǎng)布置在專用或非專用巷道

　　2、旋鉆對(duì)象為煤層和巖層

　　3、以水等介質(zhì)驅(qū)動(dòng)孔底馬達(dá)輸出扭矩

　　4、鉆孔深度達(dá)到500-1000米

　　5、按地址情況預(yù)先設(shè)計(jì)鉆進(jìn)軌跡

　　6、通過孔底馬達(dá)等方式進(jìn)行定向造斜

　　7、通過隨鉆測(cè)斜系統(tǒng)進(jìn)行造斜定位

　　8、利用造斜功能進(jìn)行孔內(nèi)分支

　　1.5 井下定向深孔技術(shù)的主要優(yōu)點(diǎn)

　　1、鉆進(jìn)速度快

　　2、成孔概率高

　　3、鉆孔成本低

　　4、抽采面積大

　　5、抽采效率高

　　6、衰減周期長

　　2 瓦斯抽采的工藝方法

　　定向深孔預(yù)抽采工藝取決于煤礦地質(zhì)、瓦斯?fàn)顟B(tài)、抽采計(jì)劃及施鉆環(huán)境。目前，按不同的分類方式瓦斯抽采系統(tǒng)可以有不同的方法。按抽采系統(tǒng)的布置方式，可以分為地面鉆井抽采與井下抽采。按抽采系統(tǒng)所針對(duì)的煤層，可分為本煤層瓦斯抽采與鄰近層瓦斯抽采。根據(jù)抽采與開采時(shí)間先后順序，可分為采前抽采、邊抽邊采以及采空區(qū)抽采。根據(jù)鉆孔布置位置以及高度的不同，可以分為高抽巷、低抽巷瓦斯抽采。下面會(huì)介紹具有代表性的抽采方法：

　　2.1制定回采前定向深孔預(yù)抽采的工藝原則。回采前定向深孔預(yù)抽采的主要工藝方法：

　　1、頂板高位走向近水平深孔預(yù)抽采

　　2、本煤層近水平走向或傾向深孔預(yù)抽采

　　3、底板近水平深孔多分支穿層預(yù)抽采

　　2.2 本煤層(順層)瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)

　　在煤礦生產(chǎn)過程中，尤其是高瓦斯礦井，從瓦斯治理和利用的角度出發(fā)，經(jīng)常需要再煤層中布置一些列的鉆孔用于抽采過釋放瓦斯，以確保生產(chǎn)安全。沿煤層鉆孔，由于沒有無效進(jìn)尺，鉆孔進(jìn)尺少，成孔速度快，抽采效果好，所以如果施工條件允許時(shí)被作為首選預(yù)抽瓦斯鉆孔的施工方法。在沿煤層鉆孔中，根據(jù)其目的的不同可分為兩類，一類是為巷道掘進(jìn)服務(wù)的預(yù)抽瓦斯沿煤層長鉆孔和釋放瓦斯的防突鉆孔，另一類是為煤層回采服務(wù)的用于預(yù)抽瓦斯的沿煤層走向長鉆孔和沿煤層傾向鉆孔。

　　2.3 穿層瓦斯抽采鉆孔施工技術(shù)

　　穿層鉆孔是解決煤礦瓦斯的另外一種途徑。這類鉆孔根據(jù)其用途和施工方法的不同又可分為兩類：一類是在煤層底板中施工專門的瓦斯工藝巷，從該巷道中通過施工上仰鉆孔，穿過具有突出危險(xiǎn)的松散煤層，，抽采煤層中的瓦斯，降低其壓力，為巷道掘進(jìn)和煤層回采服務(wù)。另一類是在煤層回風(fēng)巷中施工上仰鉆孔，穿過煤層頂板及其上鄰近不可采煤層，利用煤層回采過程中的采動(dòng)影響，抽采鄰近層及部分采空區(qū)的瓦斯，降低回采工作面上的瓦斯?jié)舛取?/p>

　　2.4 定向鉆進(jìn)用于煤礦井下瓦斯抽采四種形式

　　1、集束型定向鉆孔抽采瓦斯2、梳狀定向鉆孔抽采瓦斯3、頂板高位定向長鉆孔抽采瓦斯4、經(jīng)上下聯(lián)合抽采瓦斯

　　3 近水平定向鉆機(jī)的基本結(jié)構(gòu)

　　1、近水平定向深孔鉆機(jī)是實(shí)現(xiàn)近水平定向深孔抽采的專業(yè)鉆機(jī)。

　　2、ZDY500L型鉆機(jī)是近水平深孔鉆機(jī)的典型代表，具有高端技術(shù)平臺(tái)。

　　3、ZDY3500L近水平定向深孔鉆機(jī)采用整體式結(jié)構(gòu)，由五大部分組成，分別是：動(dòng)力系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、進(jìn)給系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和測(cè)斜系統(tǒng)。

　　4、ZDY3500L近水平定向深孔鉆機(jī)的技術(shù)參數(shù)：

　　4 近水平定向深孔鉆機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)和技術(shù)特點(diǎn)

　　4.1 近水平定向深孔鉆機(jī)的關(guān)鍵技術(shù)包括三大技術(shù)：

　　1、進(jìn)給傳動(dòng)技術(shù)：液壓傳動(dòng)技術(shù)、液壓控制技術(shù)、機(jī)械傳動(dòng)技術(shù)。

　　2、隨鉆測(cè)斜技術(shù)：磁場(chǎng)測(cè)量技術(shù)、重力場(chǎng)測(cè)量技術(shù)、計(jì)算機(jī)處理技術(shù)、無磁合金技術(shù)。

　　3、通纜鉆桿技術(shù)：密封技術(shù)、高分子材料技術(shù)、無磁合金技術(shù)、熱處理技術(shù)、壓力加工技術(shù)、合金鋼技術(shù)。

　　4.2 近水平定向深孔鉆機(jī)的技術(shù)特點(diǎn)

　　1、測(cè)斜精度高

　　2、孔位靶向好

　　3、輸出扭矩大

　　4、可多功能鉆孔

　　4、系統(tǒng)配置高

　　5、轉(zhuǎn)場(chǎng)能力強(qiáng)

　　6、人機(jī)工程設(shè)計(jì)

 

　　5 近水平定向深孔鉆機(jī)的研發(fā)方向

　　5.1 鉆機(jī)的機(jī)型方向

　　1、分體式――適用于小巷道

　　2、模塊式――快速拆裝

　　3、大扭矩式――通用性強(qiáng)

　　4、超大扭矩式――大孔徑及硬巖鉆進(jìn)

　　5.2 新技術(shù)研究課題

　　1、大扭矩夾持頭

　　2、特強(qiáng)高韌鉆桿

　　3、無線隨鉆系統(tǒng)

　　4、液壓私服系統(tǒng)

　　5、整機(jī)模塊集成

　　6、隨鉆孔底探測(cè)

　　6 總結(jié)

　　煤礦瓦斯抽采是保證煤礦安全生產(chǎn)的必要手段，近水平定向深孔鉆機(jī)是目前國內(nèi)外煤礦實(shí)施“抽采”方針最先進(jìn)、最有效的設(shè)備，確定好井下瓦斯抽采工藝及鉆機(jī)的選擇，將有效的降低瓦斯在井下的濃度及壓力，為安全生產(chǎn)提供更大的保證。

　　參考文獻(xiàn)

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