松軟突出煤層瓦斯抽采鉆孔施工技術及發展趨勢

松軟突出煤層的瓦斯抽采技術是煤礦煤礦工業的重要組成部分，也是當前煤礦行業亟待解決的問題之一，對煤礦的發展有著重要的掣肘。基于此，本文對該技術的研究現狀進行了總結，并針對目前發展的趨勢展開討論，指明了未來的發展方向。其中，具體介紹了煤層瓦斯抽采技術的關鍵難點，并且對其具體的增產改造技術分別作了闡述，說明了不同技術的未來的發展方向。

　　關鍵詞：松軟突出煤層;瓦斯抽采;鉆進技術;定向鉆進

　　 1 松軟突出煤層鉆孔改造技術現狀

　　松軟突出煤層一般是指在原始的儲層條件下煤層，其滲透性差、煤體較為破碎，導致其流變性較大并且強度極差，從而其物理特性在力學方面更貼近于粘性材質。所以，為其施加降低的應力即可使其蠕變速度加快直至破裂，普氏系數f≤1，煤層滲透率。由于松軟突出煤層在我國的分布較為廣泛，并且占據著我國可采煤層的極高比例，所以如何針對其瓦斯進行綜合治理成為了煤礦行業從業者亟待解決的問題之一。利用鉆孔預抽煤層瓦斯是實現瓦斯綜合治理的重要方法，其中鉆孔施工是其中的關鍵技術難點。由于松軟突出煤層的滲透性相對較差，給瓦斯的抽取造成不便[1]。鑒于此，為提高煤層的滲透性，使煤層的氣體快速解吸并流通，一般采用鉆孔措施來提高產量。目前，基于鉆進技術的提高產能的改造方法主要有如下幾種。

　　 1.1 組合鉆具強造斜鉆進技術

　　該工藝方法主要是指將1個或者多個穩定器設置在鉆頭后后面的十幾米范圍內，由于地心引力的作用，鉆桿又呈現水平狀態，所以會產生撓曲變形，進而切削力方向向下，鉆孔傾角可以快速減少，鉆孔在煤層中的距離被延長。該組合鉆一般有穩定器、鉆頭和鉆桿構成，為降低對鉆頭的約束力，穩定器與鉆頭之間的鉆桿一般采用細鉆桿或柔性鉆桿甚至蛇骨鉆桿等，以便于增強鉆頭的傾斜能力。

　　在穿層鉆孔的是施工上一般采用組合鉆具強造斜鉆進技術，其具有著如下優點：1鉆孔軌跡可以在鉆具回轉調整下進行調整，靈活性強;2為增強瓦斯抽采效果，可以適當提高鉆孔在煤層中的延展距離;3技術原理相對簡單、工具造價低、適用范圍廣、操作簡單，如果瓦斯抽采鉆孔施工的施工要求一般，可以采用該技術方法。但該技術也存在著一定的缺陷，例如：在定向控制時精度較低、工作效率不高、起下鉆次數較多等。此外，在鉆具回轉時，工作人員可以實現調節鉆孔傾角作業，但不能調節方位角。

　　 1.2 機械掏穴鉆進技術

　　機械掏穴鉆進技術是在瓦斯抽采鉆孔成孔的前提下，將煤層孔段利用機械師掏穴鉆頭來進行局部擴孔的技術手段。其中，機械掏穴鉆進的重要部分之一就是掏穴鉆頭，掏穴鉆頭主要由收放機構、導向頭以及主體等構成，一般情況下，翼片在主體內，一旦開始作業，翼片在收放機構的作用下被撐開，進而可以針對原始孔進行回轉擴孔作業，翼片在擴孔作業完成后收回，并且從已鉆孔內退出。該技術所使用的鉆頭主要有反向回拉鉆孔預計正向擴孔兩種形式，主要用于穿層鉆孔，提高工作區域的孔徑大小，進而增強孔的滲透性。但是該方法擴孔直徑的作用范圍相對較小。

　　 1.3 水力沖孔鉆進技術

　　該技術主要是利用鉆桿在碎巖內作業時，將水進行高壓處理，再射向破碎的煤體，從而完成切割操作。以上過程需要特殊制作的密封設備及接頭等。在水力作業時，由于高壓水流的壓力較大，造成孔壁煤層破碎，煤體被大量沖出，出現了較大的空洞;同時還造成瓦斯壓力及地應力平衡被打破，導致鉆孔附近的應力被重新分配，煤層的壓力得到大幅度的降低，地應力也大幅度減少，進而煤層的通透性得到提高，瓦斯的移動速度及解吸速度變大，從而瓦斯抽采效率增加。水力沖孔技術可以提高煤層的滲透性及瓦斯抽采的孔徑范圍，但其作用范圍以及擴孔直徑還需要大幅度提高[2]。

　　 2 鉆進技術的發展趨勢

　　目前，針對該技術業內人士普遍認為的重大缺陷有如下幾點：篩管護徑小、順煤層定向鉆進困難以及鉆孔增產改造范圍不足等。為了使瓦斯抽采的技術日益成熟，從而使瓦斯抽采的效果日益良好，提出了泥漿脈沖隨鉆測量定向鉆進技術、電磁波隨鉆測量空氣定向鉆進、大直徑篩管跟管鉆進技術、大直徑小曲率側鉆改造技術等，其中泥漿脈沖隨鉆測量定向鉆進技術和電磁波隨鉆測量空氣定向鉆進可提高順層鉆孔成孔深度和軌跡控制精度，大直徑篩管跟管鉆進技術可提高護孔直徑和鉆孔完好性，小曲率側鉆改造技術可提高鉆孔的覆蓋面積和煤層改造效果。

　　 3 總結

　　 1松軟突出煤層的瓦斯災害治理技術手段之一就是利用鉆孔進行瓦斯預抽采，同時可以與增滲措施和增產措施相互結合，從而安全生產;2開發了水力正循環回轉鉆進技術和沖擊回轉鉆進技術、螺旋鉆桿干式回轉鉆進技術、異形鉆桿空氣鉆進技術、泡沫/霧化鉆進技術、空氣反循環鉆進技術、空氣套管鉆進技術和梳狀鉆孔定向鉆進技術，以便于針對松軟突出煤層鉆進成孔難題;3開發了護孔技術，基于提鉆或者不提鉆原理，以應對松軟突出煤層成孔后孔壁在瓦斯抽采過程中的穩定可靠;4開發了基于鉆進技術的煤層改造技術，如組合鉆具強造斜鉆進技術、機械掏穴鉆進技術和水力沖孔鉆進技術來提高煤層的滲透性以及鉆孔抽采效果;5為了進一步提高煤礦的增產、鉆進等能力，本文提出新的定向鉆進技術，如基于泥漿脈沖測量法、電磁波碎鉆法以及基于大直徑小曲率和篩管的自動化鉆進技術。