現(xiàn)場試驗人員合影

中國煤科西安研究院介紹，碎軟煤層因其硬度低，煤層破碎廣泛發(fā)育而無法克服瓦斯噴孔、塌孔卡鉆等問題，不利于鉆探工作的開展，導(dǎo)致煤孔深度普遍不足150m，無法滿足跨工作面區(qū)域瓦斯遞進式抽采的成孔深度及施工效率要求。常用的鉆探裝備與技術(shù)有液動和氣動兩種，其中液動螺桿鉆具定向鉆進工藝由于高壓水沖刷孔壁塌孔而成孔難，而空氣鉆進工藝在煤層裂隙內(nèi)“沖刷”作用小而成孔性好，常規(guī)鉆進軌跡不可控，鉆孔常因見煤層頂板、底板而終孔，易形成抽采空白帶和瓦斯治理盲區(qū)，存在嚴重安全隱患。

此次開展試驗的天地王坡煤礦主采3#煤層即屬于典型的碎軟煤層。近年來該礦采用多種鉆進工藝，先后開展干式螺旋順層鉆孔、順煤層定向鉆孔、頂板-底板梳狀定向鉆孔等成孔技術(shù)試驗，一直未取得滿意效果，無法滿足跨工作面區(qū)域瓦斯遞進式抽采的成孔深度及施工效率要求，嚴重制約天地王坡煤礦安全高效開采。

鉆孔軌跡

中國煤科西安研究院得知情況后，直面技術(shù)挑戰(zhàn)，于2021年4月專門成立了天地王坡煤礦鉆探技術(shù)攻關(guān)專家組。在前期試驗基礎(chǔ)上，確定了“碎軟煤層氮氣排渣氣動定向鉆進技術(shù)”新方案。方案采用高壓氮氣（杜絕燒鉆、CO超限風(fēng)險）為動力源，驅(qū)動孔底氣動螺桿鉆具工作，帶動鉆頭回轉(zhuǎn)碎巖，同時氮氣作為排渣介質(zhì)攜帶鉆進過程的熱量，并將孔內(nèi)產(chǎn)生煤渣沿鉆具與孔壁之間環(huán)空間隙排出孔外。利用隨鉆測量系統(tǒng)監(jiān)測鉆孔軌跡變化，通過調(diào)節(jié)氣動螺桿鉆具彎角朝向調(diào)整鉆孔軌跡按設(shè)計軌跡鉆進。新方案成功解決了氣源風(fēng)壓不足、噴孔卡鉆、壓風(fēng)鉆進粉塵治理、碎軟煤層鉆孔軌跡控制等技術(shù)難題。在王坡煤礦南翼施工順煤層氣動定向鉆孔4個，最大單班進尺60m，累計進尺1530m，全煤鉆孔最大深度達437m。

項目負責(zé)人介紹，“煤礦井下碎軟煤層氮氣排渣氣動定向鉆進技術(shù)與裝備”項目研發(fā)的成功，解決了碎軟煤層長距離精準定向成孔及開分支的技術(shù)難題，也解決了氣動定向安全高效排渣、鉆孔軌跡隨鉆測量、定向施工安全控制以及職業(yè)健康保障的難題。為國內(nèi)其他碎軟煤層礦區(qū)采用“跨工作面區(qū)域瓦斯遞進式抽采新模式，保障安全高效生產(chǎn)、實現(xiàn)企業(yè)降本增效”提供了新的解決方案，降低了碎軟煤層開采的風(fēng)險和難度。

據(jù)悉，目前該成果已進入示范推廣階段。

來源:新華網(wǎng)