煤炭工業(yè)是關系國際經(jīng)濟命脈的重要基礎產(chǎn)業(yè)，支撐著國民經(jīng)濟持續(xù)發(fā)展，本文主要論述了井下定向深孔抽采工藝確定和鉆機的應用。

　　《河南理工大學學報》本刊主要刊登數(shù)學、物理學、化學、生物學、電子及計算機科學等學科的基礎研究和應用研究方面的原創(chuàng)性學術論文。

　　中國的經(jīng)濟發(fā)展和城市建設，加快了煤礦的開采和使用，同時也為采礦的安全提出了更高的要求。瓦斯事故在礦井事故中危害最大，抽采是治理的根本途徑。煤層氣是清潔能源，儲量豐富，應加大開發(fā)及利用，抽采更是必要手段。瓦斯抽采也是國家政策法規(guī)的要求和引導，所以瓦斯抽采的發(fā)展方向是決定煤礦安全生產(chǎn)的重要保證。本文從煤礦瓦斯抽采技術現(xiàn)狀入手，闡述抽采工藝及抽采設備的應用。

　　相當長的時期內(nèi)煤炭做為我國的主導能源不可替代，這也就對煤礦安全生產(chǎn)提出更高的要求。煤礦瓦斯災害在煤礦災害事故中最為嚴重。瓦斯抽采就成為政策法規(guī)的要求和引導。早在2006年，國務院辦公廳及國家發(fā)改委就分別下發(fā)了：國辦發(fā)[2006]47號“關于加快煤層氣(煤礦瓦斯)抽采的若干意見”和發(fā)改辦[2006]1044號“煤層氣(煤礦瓦斯)開發(fā)利用的‘十一五’規(guī)劃”。煤礦瓦斯作為一種清潔能源，瓦斯的抽采后利用對國家能源的經(jīng)濟效益也會起到一定的推動作用。

　　1 井下定向深孔抽采的技術特點

　　1.1 瓦斯抽采的作用

　　1、通過瓦斯抽采能降低煤層的瓦斯壓力，從而降低煤層瓦斯突出的危險性。

　　2、降低煤層瓦斯含量，從而降低來踩過程中瓦斯涌出量，進而為生產(chǎn)提供一個良好的安全環(huán)境。

　　3、瓦斯是一種清潔能源，抽采后開發(fā)利用會具有很大的商業(yè)利用價值。

　　4、可降低礦井瓦斯排放量，減少對大氣環(huán)境的污染，具有綠色開采的作用。

　　1.2 瓦斯抽采的方式

　　煤礦瓦斯抽采有以下三種方式：井下鉆孔瓦斯抽采、地面抽采和礦區(qū)井上抽采。井下鉆孔瓦斯抽采是最廣泛采用的瓦斯抽采方式，相比地面抽采和礦區(qū)井上抽采的抽采方式，可以到所有抽采方式的75%以上。

　　1.3 井下鉆孔瓦斯抽采的主要方法

　　1、回采煤層沿走向孔口旋轉鉆孔抽采瓦斯。

　　2、通過瓦斯抽采專用巷道，穿層鉆孔抽采鄰層卸壓瓦斯。

　　3、采用定向鉆孔技術，在工作面或頂板，沿走向或傾向抽采本煤層和鄰近層瓦斯。

　　1.4 井下定向深孔技術的基本特征

　　1、鉆場布置在專用或非專用巷道

　　2、旋鉆對象為煤層和巖層

　　3、以水等介質(zhì)驅動孔底馬達輸出扭矩

　　4、鉆孔深度達到500-1000米

　　5、按地址情況預先設計鉆進軌跡

　　6、通過孔底馬達等方式進行定向造斜

　　7、通過隨鉆測斜系統(tǒng)進行造斜定位

　　8、利用造斜功能進行孔內(nèi)分支

　　1.5 井下定向深孔技術的主要優(yōu)點

　　1、鉆進速度快

　　2、成孔概率高

　　3、鉆孔成本低

　　4、抽采面積大

　　5、抽采效率高

　　6、衰減周期長

　　2 瓦斯抽采的工藝方法

　　定向深孔預抽采工藝取決于煤礦地質(zhì)、瓦斯狀態(tài)、抽采計劃及施鉆環(huán)境。目前，按不同的分類方式瓦斯抽采系統(tǒng)可以有不同的方法。按抽采系統(tǒng)的布置方式，可以分為地面鉆井抽采與井下抽采。按抽采系統(tǒng)所針對的煤層，可分為本煤層瓦斯抽采與鄰近層瓦斯抽采。根據(jù)抽采與開采時間先后順序，可分為采前抽采、邊抽邊采以及采空區(qū)抽采。根據(jù)鉆孔布置位置以及高度的不同，可以分為高抽巷、低抽巷瓦斯抽采。下面會介紹具有代表性的抽采方法：

　　2.1制定回采前定向深孔預抽采的工藝原則。回采前定向深孔預抽采的主要工藝方法：

　　1、頂板高位走向近水平深孔預抽采

　　2、本煤層近水平走向或傾向深孔預抽采

　　3、底板近水平深孔多分支穿層預抽采

　　2.2 本煤層(順層)瓦斯抽采鉆孔施工技術

　　在煤礦生產(chǎn)過程中，尤其是高瓦斯礦井，從瓦斯治理和利用的角度出發(fā)，經(jīng)常需要再煤層中布置一些列的鉆孔用于抽采過釋放瓦斯，以確保生產(chǎn)安全。沿煤層鉆孔，由于沒有無效進尺，鉆孔進尺少，成孔速度快，抽采效果好，所以如果施工條件允許時被作為首選預抽瓦斯鉆孔的施工方法。在沿煤層鉆孔中，根據(jù)其目的的不同可分為兩類，一類是為巷道掘進服務的預抽瓦斯沿煤層長鉆孔和釋放瓦斯的防突鉆孔，另一類是為煤層回采服務的用于預抽瓦斯的沿煤層走向長鉆孔和沿煤層傾向鉆孔。

　　2.3 穿層瓦斯抽采鉆孔施工技術

　　穿層鉆孔是解決煤礦瓦斯的另外一種途徑。這類鉆孔根據(jù)其用途和施工方法的不同又可分為兩類：一類是在煤層底板中施工專門的瓦斯工藝巷，從該巷道中通過施工上仰鉆孔，穿過具有突出危險的松散煤層，，抽采煤層中的瓦斯，降低其壓力，為巷道掘進和煤層回采服務。另一類是在煤層回風巷中施工上仰鉆孔，穿過煤層頂板及其上鄰近不可采煤層，利用煤層回采過程中的采動影響，抽采鄰近層及部分采空區(qū)的瓦斯，降低回采工作面上的瓦斯?jié)舛取?/p>

　　2.4 定向鉆進用于煤礦井下瓦斯抽采四種形式

　　1、集束型定向鉆孔抽采瓦斯2、梳狀定向鉆孔抽采瓦斯3、頂板高位定向長鉆孔抽采瓦斯4、經(jīng)上下聯(lián)合抽采瓦斯

　　3 近水平定向鉆機的基本結構

　　1、近水平定向深孔鉆機是實現(xiàn)近水平定向深孔抽采的專業(yè)鉆機。

　　2、ZDY500L型鉆機是近水平深孔鉆機的典型代表，具有高端技術平臺。

　　3、ZDY3500L近水平定向深孔鉆機采用整體式結構，由五大部分組成，分別是：動力系統(tǒng)、行走系統(tǒng)、進給系統(tǒng)、操縱系統(tǒng)和測斜系統(tǒng)。

　　4、ZDY3500L近水平定向深孔鉆機的技術參數(shù)：

　　4 近水平定向深孔鉆機的關鍵技術和技術特點

　　4.1 近水平定向深孔鉆機的關鍵技術包括三大技術：

　　1、進給傳動技術：液壓傳動技術、液壓控制技術、機械傳動技術。

　　2、隨鉆測斜技術：磁場測量技術、重力場測量技術、計算機處理技術、無磁合金技術。

　　3、通纜鉆桿技術：密封技術、高分子材料技術、無磁合金技術、熱處理技術、壓力加工技術、合金鋼技術。

　　4.2 近水平定向深孔鉆機的技術特點

　　1、測斜精度高

　　2、孔位靶向好

　　3、輸出扭矩大

　　4、可多功能鉆孔

　　4、系統(tǒng)配置高

　　5、轉場能力強

　　6、人機工程設計

 

　　5 近水平定向深孔鉆機的研發(fā)方向

　　5.1 鉆機的機型方向

　　1、分體式――適用于小巷道

　　2、模塊式――快速拆裝

　　3、大扭矩式――通用性強

　　4、超大扭矩式――大孔徑及硬巖鉆進

　　5.2 新技術研究課題

　　1、大扭矩夾持頭

　　2、特強高韌鉆桿

　　3、無線隨鉆系統(tǒng)

　　4、液壓私服系統(tǒng)

　　5、整機模塊集成

　　6、隨鉆孔底探測

　　6 總結

　　煤礦瓦斯抽采是保證煤礦安全生產(chǎn)的必要手段，近水平定向深孔鉆機是目前國內(nèi)外煤礦實施“抽采”方針最先進、最有效的設備，確定好井下瓦斯抽采工藝及鉆機的選擇，將有效的降低瓦斯在井下的濃度及壓力，為安全生產(chǎn)提供更大的保證。

　　參考文獻

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