現場試驗人員合影

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，導致煤孔深度普遍不足150m，無法滿足跨工作面區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“沖刷”作用小而成孔性好，常規鉆進軌跡不可控，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，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試驗，一直未取得滿意效果，無法滿足跨工作面區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，直面技術挑戰，于2021年4月專門成立了天地王坡煤礦鉆探技術攻關專家組。在前期試驗基礎上，確定了“碎軟煤層氮氣排渣氣動定向鉆進技術”新方案。方案采用高壓氮氣（杜絕燒鉆、CO超限風險）為動力源，驅動孔底氣動螺桿鉆具工作，帶動鉆頭回轉碎巖，同時氮氣作為排渣介質攜帶鉆進過程的熱量，并將孔內產生煤渣沿鉆具與孔壁之間環空間隙排出孔外。利用隨鉆測量系統監測鉆孔軌跡變化，通過調節氣動螺桿鉆具彎角朝向調整鉆孔軌跡按設計軌跡鉆進。新方案成功解決了氣源風壓不足、噴孔卡鉆、壓風鉆進粉塵治理、碎軟煤層鉆孔軌跡控制等技術難題。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。

項目負責人介紹，“煤礦井下碎軟煤層氮氣排渣氣動定向鉆進技術與裝備”項目研發的成功，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健康保障的難題。為國內其他碎軟煤層礦區采用“跨工作面區域瓦斯遞進式抽采新模式，保障安全高效生產、實現企業降本增效”提供了新的解決方案，降低了碎軟煤層開采的風險和難度。

據悉，目前該成果已進入示范推廣階段。

來源:新華網