煤田地质与勘探

作者：王力,

关键词：双管双动钻进, 空气定向钻进, 以孔代巷, 碎软煤层, 煤矿井下,

碎软煤层钻进过程中易发生喷孔、塌孔，造成钻孔深度浅、成孔率低，严重制约碎软煤层瓦斯高效治理。随着“以孔代巷”、递进式抽采等瓦斯治理模式的兴起，煤矿对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔提出了更高的要求，为了进一步提高碎软煤层钻孔深度、钻孔精度和成孔率，以满足煤矿安全、高效、精准瓦斯治理的需要，提出煤矿井下碎软煤层双管双动空气定向钻进工艺方法。针对该钻进方法涉及的关键钻具和钻进工艺，根据煤矿井下空气螺杆钻具规格和通过性试验，分析确定外管套管、内管螺杆钻具、领眼钻头以及扩眼器等钻具级配；通过理论分析螺旋钻进煤粉颗粒运动速度，优化套管螺旋叶片螺距、头数等参数；根据钻进排粉需求、空气螺杆钻具用风要求，计算双管钻进用风量、风压；采用数值模拟方法，研究排粉规律和最佳钻进工艺参数，最后通过现场钻进试验，验证双管双动钻具级配和钻进工艺的合理性。结果表明：增加风量比增加转速提高排粉效果更明显；钻进时套管转速40 r/min时，对应风量应最小达到500 m3/h，内管钻具滑动定向造斜完成后，应尽快复合钻进排粉，当风量低于400 m3/h时，应当充分回转扫孔排渣；采用ø90 mm领眼钻头+ø120 mm扩眼器+ø73 mm空气螺杆钻具+ø73/35 mm宽叶片螺旋钻杆的内管钻具+ø140 mm套管钻头+ø120/96 mm反螺旋套管的外管钻具组合，采用风量1 000 m3/h、风压1.25 MPa以上的风源、转速40~120 r/min的工艺参数，钻孔深度达到350 m以上、套管护孔深度168 m以上，钻孔轨迹可控制在煤层内，有效提高了钻孔深度和精度，为碎软煤层随钻护孔精确钻进提供新工艺方法。

来源：2022年第7期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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