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1、4维普资讯 http:/童憾差科技2008年第3期影 响 煤 层 深 孔 打 钻 的 原 因 分 Ir和 防 治 措 施琚宏兴，冯 卫(鹤壁煤电股份有限公司第十煤矿，河南鹤壁 458000)摘 要 通过对煤层钻孔存在问题的分析，提出钻头导向技术和钻进合理给进压力的方法，在鹤煤十矿应用后取得了良好效果。关键词 煤层 深孔打钻 钻孔 钻进压力 导向技术中图分类号 TD231文献标识码 BThe Reason thatAffectthe Deep Bore ofCoalSeam Beats to DrillAnalysisand Prevention and Cure M easureJU Hong
2、xing，FENG Wei(TheTenthCoalMineofHebiCoal&Electricity，Hebi458000Henan)Abstract Pass出e ana 矗sthatbeatstodrillto existthe problem tothe coalseatll，putforwardthe angerdirectiontechnique and drillintothe reasonable give int0Dressure ofmethod，obtained the good resultaftercrane the coalten mineralapplicati
3、onsKey words Coalseanl The deep bore beatstodrill Drilla hole Drillinto the pressure Lead to the technique目前，在煤层中打钻普遍存在着钻孔打不深、成孔率较低的问题。而钻孔的深浅又是影响瓦斯抽放效果的关键因素。鹤煤集团十矿通过对煤层 深孔打钻技术的不断研究，采用钻头导向技术和钻进合理给进压力的方法打钻，取得了良好效果。1 影响深孔打钻的原因分析十矿 1109212作面煤层倾角 27。3O。，煤厚 58m，巷道沿煤层顶板掘进，采用 ZYG- 150液压 钻机打钻，钻孔设计深度 60m，钻孔沿
4、煤层倾向布置，钻进压力在0304MPa之间。回采巷道共打钻孔 129个 ，钻孔在 2130m之间见岩，虽不断调整钻孔角度，但钻孔始终不能打到设计深度，最深 38m。当时认为煤层中有断层或褶曲等其他构造，经回采后证明，采面构造、倾角没有变化。根据现场观察和理论分析，其主要原因如下：(1)钻进压力的影响。当钻进压力过大时，钻杆在孔内将变成弓形。变弓形后的钻杆对孔壁能产生较大的扫孔现象。扫 孔后的孔径越大，钻杆变成的弓形越大。弓形越大 ，钻头的受力方向越不稳定，使钻头难以沿着原定的方向钻进，易发生偏孔现象，对软煤层影响更大。(2)钻头导向性差的影响。钻头在钻进过程中，一方面受到钻杆的推力和旋转力的作
5、用，另一方面还受到煤层的阻力和重力的影响，如果钻头直径大于钻杆直径，使钻头随时改变方向，不能保证钻孔的深度。*收稿日期：20080308作者简介：琚宏兴 (1969一)，男，河南林州人，注册安全工程师，通风助理工程师，1992年毕业于焦作煤校，长期从事一通三防工作。(3)开口位置距煤层顶底板距离的影响。如果开口位置距顶板较近，钻孔发生上飘，就很容易打到煤层顶板；如果开口位置距底板较近，钻孔发生下飘，就很容易打到煤层底板。再 布置钻孔开口位置时，开口位置应尽量布置在煤层的中间为宜。根据观察和实践，发现在打上行孔时，钻孔易上飘；在打下行孔时，易下飘；钻孔在打到软硬煤交界面时，一般沿着软煤层方向钻进
6、。不 管钻孔是上飘或下飘，其飘移的轨迹是沿抛物线轨迹运动的。根据实测数据和物体运动方程求得钻进轨迹，并计算出不同孔深的飘距 AS。AS=05( +4L)佗一K式中： 一钻孔深度，m；K一经验常数，m。当煤层坚固性系数 f03，03f05，f05时，相应的 K值为 35，40，50m，相对应飘距见表 l。表 1 不同孔深的飘距 S卫 (m)IAS深 10 20 30 40 50 60 7035 028 056 097 111 137 164 19040 025 049 074 10O 120 145 16850 02o 040 059 079 098 117 136 在 打钻过程中，钻头的受力非
7、常复杂，影响打钻深度的因素很多，除了煤层倾角、厚度、开口位置、煤层坚固性系数、钻头导向和钻进压力外，还有其他因素，但最关键的因素是钻头的导向性和钻进压力的影响。2 深孔打钻技术措施(1)钻孔开口位置尽量布置在煤(下转第6页)维普资讯 http:/6童堪差斜技2008年第3期宽为 1400，隔板间距设计为 28001TIFf1。设计流速为 10rds，总水头损失为：039m。(5)反应池 。反应池主要起絮凝作用 。选择微涡流反应池。反应池的流速按由大逐渐变小设计。在较大的反应流速下，使水中的胶体颗粒发生较充分的吸附，在较小的反应流速下，使胶体颗粒结成较大的絮粒，以便在沉淀池中除去。隔板间距：三段
8、隔板间距分别为：18omm、26omm、36omm，反应后的水由配水花墙进入沉淀池 。反应池的数量为 2座。(6)斜管沉淀池 。斜管沉淀池为整个工艺的最后个环节，沉淀后的水自流至中央水仓内。设计要点：(15)自动控制系统。所有设备均采用手动与集中两种控制方式。集中控制自动化系统可根据矿井水进水水质和水量的变化，通过 PLC系统和变频系统实现 自动加药，自动排泥、出水各项指标等全过程在线监控。在线监控主要包括进水和出水水质、处理流量、加药流量、水池液位、池中泥液位、加药设备液位等、电动阀门等动力设备实现联锁控制，自动停开设备，自动报警。处理过程中的各种运行参数以图形及文字方式动态显示在工控机或者
9、触摸屏上。3 硐室布置和施工 断面为边长 15mm的正六边形蜂窝； 进水采用穿孔墙； 水采用集水槽； 进水区高度：15m；清水区高度：15m； 沉淀池超高：05m；(7)污泥调节池。污泥调节池的位置最低，它容纳整个工艺流程中的所有污泥。数量：2座(8)浓缩塔 。浓缩设备一台，型号为：ZQI一5。煤泥水在本设备内作短暂的停留，颗粒大的由滤网除去，颗粒小的煤泥水进入压滤机。(9)压滤机的选择 。按处理水量 12om3h考虑，选择滤网面积为 1O m2的压滤机一 台，型号为 ZQ 一3。过滤后的出水随矿井水再次进入处理站。(10)泥浆泵 。将泥浆抽取后送至储泥池及浓缩塔进行压滤。(11)PAC加药装
10、置 1台。(12)PAM加药装置 1台。(13)消毒装置 1台。(t4)穿孔管排泥 。(上接第 4页)层的中间。打上行孔时，钻孔的角度要略小于煤层倾角 l。或05。；打下行 孔时，钻孔的角度要略大于煤层倾角 1。或05。(2)在钻头后加一根长 0510m导向空芯麻花钻杆或其他导向器，其直径与钻头直径一致。其导向原理：由于空芯麻花钻杆的直径与钻头直径一致，在钻进过程中是螺旋式前进的，能起到充分排粉的作用，还能控制钻进的方向，不受后面钻杆的影响。(3)钻进时，钻机给压不能太大，钻机要稳定牢固，不能来回移动。3 效果分析1202运输巷煤层厚度 3035m，煤层倾角 2529。钻孔的布孔方法：沿巷道走
11、向每隔 5m布置一个硐室平面位置位于井底车场西南侧，设计硐室以锚网喷支护为主。施工时，先施工硐室上部巷道，再从水处理硐室最远点向外施工硐室，施工硐室先以锚网喷支护进行围岩支护，然后用钢筋混凝土构筑。4 社会效益、环境和经济效益分析经过计算，工程总投资为 72018万元。建成后每年可压制煤饼 8Ot，处理水 520万 t，节约资金 1O0万元，经济效益社会效益十分明显。参考文献：1希利 I，舒瓦乐 水的再净与利用 北京：中国建筑出板社，19852贝拉 G利普泰克环境工程师用册 (上，下册 )北京：中国建筑工业出板社，19873马耀光，马柏林 废水的农业资源化利用 北京：化学工业出版社，20024
12、5784姚志春污水净化再利用 甘肃水利水电 1999(3)：566o度沿煤层倾斜方向布置。钻机采用 MKI型全液压钻机。打钻时 ，在钻头后面加一根长 0510m空 芯麻花钻杆作为导向器，钻孔开口位置距顶板 1012m，钻进压力在 020035MPa之间。通过采用这些措施，该巷道共打钻 230个，孔深 6070m之间的有150个，80m以上的有 80个，最深孔达 100m，成孔率1004 结语(1)中厚煤层深孔打钻，应控制钻进压力，一般在020035MPa为宜，不能超过 035MPa。(2)在控制钻进压力和开孔位置的同时，还必须在钻头后面加导向器，以确保钻孔的角度，控制好钻进方向。顺层单孔，共布置 248个钻孔 ，设计孔深 60m。钻孔角