探究煤矿井下瓦斯抽采钻孔的装备与施工技术

和鹏鹏

（山西潞安工程有限公司，山西 长治 046102）

瓦斯抽采钻孔技术作为煤炭井下回采的主要方式，在煤炭开发中发挥着重要作用。为了确保瓦斯抽采钻孔技术能够充分发挥优势，减少由于瓦斯泄漏带来的安全隐患，需要着重对瓦斯抽采钻孔技术的基本装备以及施工技术的核心要点进行详细研究。

1 瓦斯抽采钻孔技术实施的主要装备

1.1 钻机

钻机是瓦斯抽采钻孔技术实施的主要动力来源，借助发动机将机械能转换为动能，带动外部钻头转动，实现瓦斯抽采技术元件做功。如图1为瓦斯抽采钻孔技术施工环境图。通过对钻机部分做功效果的不断分析，瓦斯抽采钻机已改良为全液压动力式钻机，与传统气缸做功设备相比，能够通过发动机内部液体比重的调整，实现钻机做功的动力传输量的灵活调节，其做功效果更好。同时，瓦斯抽采钻孔技术中应用的钻机，逐渐向着分体式钻机的方向转换，分体式钻机能够在保障井下基础设备正常做功的同时，将部分设备转移到井上来，使瓦斯抽采钻孔技术的应用更加灵活[1]。

图1 瓦斯抽采钻孔技术施工环境图

1.2 钻杆

钻杆也是煤矿井下瓦斯钻孔处理的设备。在钻孔挖掘技术中主要用于煤矿开采挖掘的连接与传输。钻杆内部采用数字化程序控制为主，外部采用摩擦焊接工艺为主。当内部程序按照控制命令进行区域钻孔运动时，外部摩擦焊接部分，则承担钻孔部分瓦斯密度增加后的压力，确保煤矿开采口承担的重力相对平衡，确保井下煤井钻孔传输过程中，瓦斯应用的安全性。在进行井下操作时，应注重钻杆的外部承载力分析、以及内部动力系统命令传输的灵活性，达到充分发挥瓦斯抽采钻孔技术在煤矿井下开采调节的作用。

1.3 钻头

煤矿开采的外部环境主要为火成岩或者变质岩，矿井内部开采的坚硬程度较高。钻头是瓦斯抽采钻孔技术实施的主要受力部分，如果瓦斯抽采钻孔施工中所应用的钻头质量较差，很容易出现矿井中瓦斯残留的问题，对于后期煤矿井下开采工作将留下较大的施工隐患，煤矿井下开采中应用的钻头选择上应首先注重其硬度。山西潞安工程有限公司煤矿开采的实际情况来看，瓦斯抽采钻孔技术施工中所应用的钻头，主要是硬质合金和金刚石复合片两种形式，这类钻头具有较高的硬度，能够有效突破煤矿中岩石的厚度，实现煤矿井下抽采钻孔效率提升。

2 瓦斯抽采钻孔施工技术的主要形式

山西潞安工程有限公司中应用的瓦斯抽采钻孔技术，不但保留了最基础的瓦斯抽采钻孔施工技术，也在实际煤炭开采过程中，逐步进行创新，实现了现代煤矿井下开采技术的不断变革。

2.1 循环式钻井施工技术

瓦斯抽采钻孔施工技术充分利用了钻头与套杆动力传输配合的物理特性，直接运用钻机产生的机械能进行煤矿井下钻孔，保障钻孔设备能够持续性做功，减少机械能传输的动力损耗。系统做功时，应用水循环产生动力作为钻孔技术施工的中间介质，实现煤矿井下开采动力系统的周期循环。而循环式瓦斯抽采钻孔施工技术中所应用的水体，可以直接作为矿井底部用水供应渠道，循环介质无需转移到地上就可以实现综合利用，从而也在一定程度上解决了煤矿井下水资源供应的问题，是现代瓦斯抽采钻孔技术高效利用的体现[2]。

2.2 稳固性调节施工技术

稳固式调节技术，是在循环钻孔技术的基础上，增加一个智能钻孔调节装置。当煤矿底部钻孔技术在实际做功过程中，遇到岩层钻孔外部环境凹凸不平的问题时，稳定调节装置可以通过智能程序调节的方式，计算出瓦斯抽采钻孔设备两侧预留距离，瓦斯抽采时需要放置的密度。

稳定性调节瓦斯抽采钻孔技术的应用，在一定程度上也解决了钻机动力过大，钻头振动位移的问题，通过智能程序定点检测分析的方式，将煤矿钻孔“固定”在特定位置上，从而也就能够达到煤矿井下瓦斯抽采钻孔技术有效应用的效果了。

稳定性矿井钻孔技术的有效应用，能够始终保持钻孔处理时为瓦斯的后续抽采预留钻迹。后期进行煤矿瓦斯填充时，直接按照钻孔钻取痕迹进行瓦斯抽采即可，能够有效避免瓦斯填充过多爆炸、瓦斯残留中毒事件等安全隐患问题出现。

2.3 组合式钻孔施工技术

煤矿井下环境相对复杂，与天然气等流动性较强的资源开采不同，煤炭资源的开采，必须保障矿井中拥有足够的资源运动空间，才能够实现煤炭正常运送、传输，煤矿井下开采必须具有较为稳定的空间支撑体。但在煤炭实际开采的过程中，经常存在煤炭开采区域与矿井支撑部分相关联，如果不能找到有效矿井钻孔开采方式，就会出现矿井坍塌等安全事故。组合式钻孔施工技术，就是基于这种煤矿开采环境的需求下出现的代表性技术。

依据山西潞安工程有限公司煤矿井下开采的相关材料可知：该技术主要是由外层小规模钻孔和内部拓展式钻孔组合而成。也就是说，如果煤矿井下开采的外层钻孔半径为10cm，内层钻孔结构则按照10～20cm逐步扩大的半径设计模式分布。这样，进行瓦斯抽采钻孔的过程中，既能够保留岩层主体承载能力，又达到了内部岩层有效开采的目的。

2.4 曲面钻孔施工技术

曲面钻孔施工技术是出于钻头受力面积的角度，通过改变钻头做功时受力面积的大小，达到有效调节煤矿钻井中结构调节控制的效果。

曲面煤矿钻井设备的运用，将原有单面钻头做功，转换为双钻头螺旋式做功。当钻机进行动力传输时，钻头按照每50转为一个周期的规律，实行双钻头交替工作。两个钻头交替做功，能够有效调节矿井做功运动间歇性的问题，实现瓦斯抽采部分填充与钻孔大小之间的有效调控，保障瓦斯填充与煤矿钻孔之间的科学调配。

曲面结构的做功调节，将有效整合系统做功体系，钻头相互交替过程中，会产生钻孔运动空间，这与煤矿井下瓦斯抽采的周期调节相吻合。从而，能够保障瓦斯抽采钻孔施工过程中，瓦斯抽采速率与单钻头做功不相符的问题，避免瓦斯泄漏问题发生的频率，实现了煤矿井下资源安全、高效性开采。

3 结论

探究煤矿井下瓦斯抽采钻孔的施工技术与装备，为煤炭安全开采提供技术指导。在此基础上，充分发挥瓦斯抽采钻孔装备的优势，借助循环式钻井施工技术、稳固性调节施工技术、组合式钻孔施工技术以及曲面钻孔施工技术进行煤矿井下钻孔，实现煤矿资源开采技术的有效实施。因此，浅析煤矿井下瓦斯抽采钻孔的施工技术与装备，将为资源开发提供一些借鉴。