浅析大通径钻杆钻孔内下筛管新技术

孙玉龙

摘要：本文浅析煤矿机风工作面顺层钻孔下筛管的重要性。机风巷工作面瓦斯治理问题便成为制约安全生产的重要因素。因此，研究机风巷工作面瓦斯抽采治理问题成为了重要的课题，以正确的理论指导现场安全生产成为了势在必行的途径。本文分析介绍顺层钻孔施工过程中采用大通径钻杆配合开闭式钻头，采用钻杆内下筛管的原因，并针对其原因在生产过程中采取安全技术措施进行研究。

关键词：瓦斯治理;打钻施工;大通径钻

引言

在煤层开采过程中，采用综合机械化回采时，首先要解决的就是前期高瓦斯区域穿层消突，煤层的瓦斯治理问题。目前，煤矿机风巷瓦斯治理主要采用6500 型坑道钻机打顺层钻孔施工工艺，其配套的主要设备有钻机、钻杆和钻头选型。由于煤层赋存倾角、煤岩性的影响，钻孔施工结束后下筛管、封孔管以及连管抽放瓦斯是影响工作面能否正常回采的关键，因此下筛管保证钻孔的瓦斯抽放效果十分重要，必须采取相应的工艺措施来控制。只有这样才能保障煤炭回采时的安全，使煤炭资源得到合理回收，本文以淮北矿业许疃矿3238 工作面机风巷顺层钻孔瓦斯治理为例，并以大通径钻杆杆内下筛管新工艺前后的钻孔瓦斯浓度比较，浅析大通径钻杆内下筛管新技术在瓦斯治理方面的实践经验。

1 改进前下筛管施工工艺

许疃矿3238 工作面煤层厚度1.30～3.75m，平均2.60m。煤层赋存较稳定，结构复杂，以一层薄夹矸为主。该工作面地质构造复杂，主要构造为断裂构造。工作面煤系地层总体呈南北走向，向东倾斜的单斜构造，煤层在走向上有几处起伏。煤层倾角3～32°，瓦斯含量4.5-5.2m?/T 米，平均20°。

施工工艺：顺层钻孔施工钻机选用型ZDY6500LP（A）型，钻杆采用Φ73mm 三棱钻杆，开孔时用Φ133mm 复合钻头开孔1 米，提钻后安装防喷孔装置，Φ113mm 复合钻头施工至终孔提钻，采用提完钻全程下筛管施工工艺。防止封孔后因岩石段钻屑淤积在孔内形成压力气室，确保孔内瓦斯释放通道，保证钻孔抽采的连续性，防范成孔后的喷孔事故。

1.1 提钻后下筛管下不到位的主要原因分析

1）钻孔施工成型后，由于孔内岩性差易破碎、地质构造复杂，出现不同程度的塌孔，孔内出水等问题。

2）钻孔施工后，钻孔岩煤粉未吹净，导致少量的煤岩粉滞留在孔内。

3）由于施工俯角顺层钻孔，钻孔设计深，同一施工地点两处施工用风，导致压风弱，钻孔返渣弱，导致部分煤岩粉集聚在孔内。

4）操作流程不规范。盲目追求钻进效率，未合理调配钻进参数。钻孔施工过程中，钻进速度过快，孔内煤岩性变化时未做到“轻压慢进”，软煤层内施工未做到“勤提钻多排渣”，未充分排渣，孔内煤岩粉不能及时排出造成堵孔而出现喷孔。

1.2 提钻后下筛管下不到位的应对措施

1）分段提钻杆，钻杆每提20-30 米，采用压风吹一次孔内煤岩粉，每次吹孔5-10 分钟，始终保持钻孔前后的畅通。

2）鉆杆提完后，提前做好筛管连接的准备工作，保证在钻孔塌孔前迅速将筛管下到孔底。

2019 年1-6 月份，许疃煤矿3238 工作面机巷施工167 个顺层钻孔，平均孔深98 米，约16440 米。下Φ32mm 筛管1140 米，孔内下筛管长度约达到6.9%，连管合茬抽放1 个月， 钻孔的平均瓦斯浓度30%-40%左右，下筛管达不到管到底，下筛管效果较差，单孔瓦斯浓度较低，瓦斯抽采效果不理想。

2 改进后下筛管施工工艺

施工钻机选用型ZDY6500LP（A）型，钻杆采用Φ大通径73mm钻杆，开孔时采用复合钻头Φ133mm 扩孔1 米，提钻后安装防喷孔装置，Φ103mm 开闭式钻头施工至终孔，采用边提钻边从钻杆内下Φ32mm 筛管。

2.1 钻杆内下筛管下到位的主要原因分析

钻孔施工成型后，由于孔内钻杆对钻孔周围形成一个封闭式保护，孔内煤岩粉不易在短时间内塌孔，孔内始终保持畅通。

2.2 采用开闭式钻头钻杆内下筛管工艺难点分析

1）开始使用Φ32mm 筛管端头采用防尘帽，从钻杆中下筛管，通过开闭式钻头时，钻头正常打开。提钻杆3-5 米后，从钻杆内下筛管，筛管被提出的钻杆向后带出，导致重复推筛管、下筛管，100多米的钻孔下筛管大约2 小时左右，下筛管影响时间长。

2）Φ32mmPVC 筛管端头采用Φ32mm 悬挂后，从钻杆中下筛管，通过开闭式钻头，钻头正常打开。提钻杆10-20 米后，从钻杆内下筛管，悬挂正常打开后，下筛管约1.5 小时左右。

2.3 采用开闭式钻头钻杆内下筛管工艺注意事项

1）使用Φ133mm 复合钻头开孔施工1m 后提钻，规范安装防喷孔装置，抽采负压不小于13Mpa，全程打开使用。

2）使用Φ103mm 开闭式钻头继续钻进施工，施工中如遇到锚杆、锚索等，及时停止钻进，防止开闭式钻头盖打坏造成煤岩堵孔不返渣引起抱钻事故。提钻后就近进行补开孔。

3）钻进施工中要轻压慢进，压风不得低于0.5 Mpa，否则，停止施工钻进。坚持边打边冲，确保钻孔后路畅通。

4）钻孔施工至终孔后，将钻杆及孔内岩粉冲净，钻杆提出2m后，Φ32mm 筛管安装好悬挂后，丝扣上紧不松动，从钻杆内下悬挂及Φ32mm 筛管，筛管丝扣上紧不脱落。下到终孔位置，悬挂打开后开始提钻，直至全程下完筛管。

5）下筛管前，要对所使用的PVC 筛管丝扣及接头进行检查，确保筛管不堵塞、不弯曲、丝扣完好。

2020 年4 月至5 月，许疃矿施工顺层钻孔61 个，平均孔深98 米，约6065 米。下Φ32mmPV 筛管5943 米，孔内下筛管长度由原来的6.9%提高到98%，连管合茬抽放1 个月，钻孔的平均瓦斯浓度在70%左右。

3 结论

针对综采工作面顺层钻孔瓦斯治理条件下的诸多技术难题，首先必须做好钻机、钻具选型和合理配套的技术措施作为保障，并积极探索使用瓦斯治理新技术新工艺，加强与先进单位的技术交流与合作。采取“走出去，请进来”以及与科研院校合作的方式，就“解决打钻瓦斯治理问题”加强技术交流与合作，取长补短，解决问题。积极推广成熟的瓦斯治理经验。

（淮北矿业（集团）有限责任公司 工程处钻探分公司，安徽 淮北 235000）