千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用
摘要：千米水平长钻孔可以在一定区域范围内进行预抽，还能够实现在某些局
部位置进行边采边掘边抽。千米钻机可以在瓦斯抽采钻孔的施工中进行有效地应
用外，还可以运用于井下探测放水、探测煤层厚度、地质结构等相关工程中，为
煤矿的安全生产提供了有力保障。
关键词：千米钻机；瓦斯；抽采；应用
引言
随着科技的不断进步和快速发展，在煤矿瓦斯抽采中也随之研发了千米钻机且在煤矿企
业以及矿井中得到了较为广泛的应用。千米水平长钻孔可以在一定区域范围内进行预抽，还
能够实现在某些局部位置进行边采边掘边抽。千米钻机可以在瓦斯抽采钻孔的施工中进行有
效地应用外，还可以运用于井下探测放水、探测煤层厚度、地质结构等相关工程中，为煤矿
的安全生产提供了有力保障。
1、千米钻机应用现状
千米钻机定向长钻孔抽采，具有施钻效率高、抽采量集中、抽采效率高、衰减周期长的
优点，在美、澳等国及部分国内煤矿已经获得很大成功。２００７年以前，世界上仅有澳大
利亚、美国等少数国家掌握千米钻机钻进先进技术，且产品售价较高。澳大利亚ＶＬＤ１０
００系列千米钻机，主要有过滤器、旋转单位、钻杆夹持器、给进装置、稳定性、牵引、水泵、液压泵、电动马达组成。ＶＬＤ－１０００系列钻机所配套的测量装置ＤＤＭ－ＭＥＣ
ＣＡ（模块化电子定向钻进监视器），可实现钻进实时测量，自动记录测量数据并计算出所
对应的坐标值。北方交通ＺＤＹ系列千米定向钻机，配备高精度随钻测量系统，实现超深孔、高精度导向。ＺＤＹ１２０００ＬＦ松软煤层超深孔定向钻机，具备软煤层定向钻进能力，
可有效克服塌孔和抱卡钻事故。千米钻机采用钻孔导向系统实现定向钻进，在钻头出设有孔
底马达。目前导向系统有手持式跟踪系统和有缆式导向系统，市场上主要有ＤＣＩ公司的Ｄ
ｉｇｉｔｒａｋ导向装置、雷迪公司的ＲＤ３８６型导向仪等。目前国内千米实现钻机具有
扭矩大，钻杆抗拉能力强，抗扭能力高，探管工作时间长，装备适用性、事故处理能力强，
售价低等特点。
2、千米钻机在瓦斯开发和防治方面的运用
2.1千米钻机在巷道掘进中的应用
对于高瓦斯矿井来说，不管是对瓦斯进行开发还是用于煤炭生产都要有一定数量的巷道
去靠近煤层，由于在巷道掘进的过程中会有大量的瓦斯涌出，因此在巷道施工中是比较困难的，必须在进行采掘前就采取相应的应用措施。现今采用的方法主要有先抽后掘，边抽边掘
以及密钻孔掘后预抽煤壁瓦斯等，但受到多方面因素的影响，这些方法在实际的应用中都会
受到一定程度的限约。比如我们结合某个煤矿井下巷道的主要特点，可以在开采工作面顺槽
的时候在顺槽中实体煤柱的地方做瓦斯投放，使用千米钻机进行施工作三个千米钻孔按照一
定的间距进行钻孔，事先做好掘进区域内的煤层中瓦斯的预抽工作，当煤层中瓦斯的浓度降
低到可以进行安全掘进的时候方可在两个钻孔之间进行掘进巷道，但中间长钻孔已经无法使用，只有两边的钻孔还可以继续使用，在其抽放煤体瓦斯以隔断煤体瓦斯往巷道煤壁的方向
涌出。该方法是先抽后掘，有效地避开了边抽边掘时双方的互相干扰，还可以科学有效地减
少了瓦斯的涌出量，也因此很好地降低了供风量并在很大程度上提升了掘进的速度。此外，
还可以应用千米钻机进行拐弯钻孔，使钻孔成树状施工，这样会在很大程度上增加了卸压范
围的同时也大大提高了抽放效率和质量，从面大大减短了预抽瓦斯的时间。
2.2千米钻机区域瓦斯抽放分析
为了确保今后在进行煤炭回采时可以更安全更高效，就必须要有大规模的瓦斯进行抽放，如果按照传统的瓦斯抽放方式进行则需要较多的瓦斯抽放专用巷道以及巷道两旁进行较多施
工抽放钻孔。如果施工中的钻孔越智囊则在施工中需要瓦斯抽放的巷道数量就会越多，这就
大大增加了投资成本。此外，这些巷道在今后进行回采时就需要重新使用，巷道因长时间的
闲置后有的可能需要进行较大的维修施工，甚至有些巷道已经无法重新使用，这样一来，无
形中又增加了投资成本。然而，如果能有效利用千米钻机进行千米钻孔施工就能有效地减少
瓦斯抽放的巷道的数量。
2.3千米钻机在综采工作面瓦斯防治上的应用
在综采工作面上隅角瓦斯对安全生产具有重大的影响，相关研究表明高抽巷抽放上隅角
瓦斯的效果虽然比较明显，但由于高抽巷施工的速度较慢且施工成本较高，导其在实际应用
中受到了很大的限制。利用钻孔来取代高抽巷的方法虽然挺好，但是一般的施工钻孔比较短
在200至300m之间，这样就必须在回风巷中进行许多的施工钻场以安置钻机使其可以施工
钻孔。然而，如果利用千米钻机钻孔来取代短钻孔就可以有效地降低钻场的数量，就算是在
一个2000m走向的长工作面中也只需在要该工作面上进行一个钻场施工就可以完成，另外其
还可以在钻场中进行多个钻孔施工以不断加大抽放的断面，进而有效地提高了抽放的效果。
2.4千米钻机在裂隙带抽采上的应用
在采煤工作面推进时，由于开挖作用影响使得应力场重新分布，且在采空区上方形成一
个裂隙带、冒落带以及弯曲下沉带。千米钻机在裂隙带抽采上时其具体操作主要如下：第一，将钻场布设于工作面前方较远处，且需要将数个水平长钻孔布设于各个钻场上，钻孔位于裂
隙带内(裂隙带高度可根据现场观测或经验公式计算),可采用千米钻机实现定向钻进，获得较
长孔深。第二，在不断推进作业下，千米钻孔作用逐步凸显，直至推进到孔口附近，钻孔失效。由于千米水平长钻孔在裂隙带抽采中作用时间长,瓦斯流量大,瓦斯抽采效果好,因此在瓦
斯抽采中起到降低瓦斯,保障工作面安全的重要作用。
3、抽采瓦斯有关技术分析
3.1封孔技术
预抽煤层瓦斯封孔深度应超过采掘空间围岩的卸压区，同时采用两堵一注的封孔工艺，
即在封孔段的两端分别设置A、B化学浆液反应形成的堵头，中间高压注入封孔材料，使钻
孔封孔严实。使用天固系列封孔材料和对应的封孔设备，能够对钻孔起到较好的封堵效果。
3.2护孔筛管技术
对松软突出煤层，钻孔不护孔极易塌孔，钻孔被堵塞使瓦斯流动困难，降低了抽采瓦斯
浓度。加工成大通孔钻杆以及带单向开启功能的钻头，钻孔到位后，从钻杆中心通孔插入带
有大量筛眼的非金属护孔小管到孔底，钻杆退钻时护孔管鸡爪反刺入孔壁使其不会被带出。
试验表明：该技术使钻孔抽瓦斯浓度可提高到60%以上，效果显著。
3.3管网故障诊断技术
抽瓦斯管网有许多接头、管网可能破损，空气漏入负压管网使瓦斯浓度被稀释。负压管
网内还可能吸入煤岩渣块等，管内低洼处易积水，会造成管路堵塞，影响抽瓦斯效果。管网
故障诊断系统，监测管网内的流量、浓度、负压、温度等，分析判定管网泄漏、堵塞等故障
区域，及时处理故障，可显著提高抽瓦斯浓度和效果。增加煤层渗透率、提高预抽煤层瓦斯效果也是提高抽采煤层气浓度的一条有效途径。
结语
综上所述，千米钻机在我国煤矿开采工程中，对于瓦斯抽采有着重要意义，极大实现了我国煤矿行业安全高效发展，促使煤矿钻探工作中瓦斯抽采从无控走向精准，助推我国煤矿事业顺利发展。
参考文献：
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千米钻机卡钻事故分析及预防措施 摘要：千米钻机在煤矿开采过程中有十分广泛的应用，但是在使用过程中很容 易出现卡钻故障，影响钻机使用性能。本文对千米钻机卡钻事故的原因进行分析，并且提出预防措施，旨在提高采矿安全性。 关键词：千米钻机；卡钻；事故原因；预防措施 引言 在采矿过程中，常规钻机的钻进能力不足，施工钻孔长度短、定向效果差， 一般只能在巷道形成后进行施工，预抽期很短，导致矿井瓦斯抽采不能满足矿井 接续安全生产的需要。为此，煤矿开采过程中可以采用千米钻机和配套设备，用 于井下定向长钻孔及分支钻孔施工，可以抽采瓦斯、探测地层。千米钻机在很多 煤矿生产过程中都有十分广泛的应用，但是在使用过程中也有一些缺陷，卡钻事 故最常见，在煤矿开采过程中要对千米钻机的卡钻事故进行分析，及时查找原因，并解决问题，防止带来严重的安全事故。 一、千米钻机卡钻事故分析 （一）事故概况 本文以某煤矿为例，对千米钻机使用过程中的卡钻事故进行分析。该煤矿在 开采过程中，由于技术方面和煤层地质方面的原因，出现了四次卡钻和一次掉钻 事故。 第一次卡钻时钻机钻入的深度为60m，当时钻机无法转动，施工人员对该事 故进行记录，根据当时的情况来看，由于施工场地的钻孔是上山孔，孔内压力比 较大，当时技术人员采取向孔内大流量送水然后将水流调至最小，让水慢慢的向 外流出，将钻孔内部被堵地点的煤泥向外冲出，然后慢慢转动钻机，最终成功将 钻杆拉出。 第二次卡钻时钻入的深度为280m，当时钻机也无法继续转动，技术人员根据之前出现过的情况，采取同样的方法，但是钻机依旧无法转动，后来技术人员采 取扩孔的办法，将钻杆拉出。 第三次钻机卡钻时，钻入的深入大约为580m，由于此时钻入的深度较深，所以施工组进行讨论，设置了多种方案，最终选择使用打捞钻杆，在打捞钻杆的内 部抹黄油的方法，减少打捞钻杆与孔内被卡住的钻机钻杆之间的摩擦力，经过十 个小时之后将钻杆拉出。 第四次卡钻时钻入的深度为368m，施工技术队伍根据此前钻机的卡钻事故，综合多种方案之后成功将钻杆拉出。 （二）钻机卡钻事故原因分析 对于该煤矿生产中出现的卡钻事故，分析的思路主要是对钻机施工的记录着手，对记录中所记载的各种钻机卡钻问题进行详细分析，发现钻机卡钻主要与钻 孔内的水压力、煤层顶底情况、钻进过程中的水流量情况、钻机的推进压力等参 数有关。在正常情况下，千米钻机的钻孔深度不超过500m时，如果煤质比较硬，则钻入过程中水压力表的读数一般会保持在300~400pis之间，正常的水流量为每 分钟200L，钻机的推进压力表读数在1800~2000pis之间，但如果在钻入的过程中，钻孔打到了顶板或者底板，则水压力会突然增加，压力读数一般为400~500pis之间，钻机的推进压力将增大2000pis以上，但水流量始终正常。如果钻孔的深度 更深，超过600m，则随着钻入的深度不断增加，水压也会增大，一般钻入的深 度为600-700m的时候，水压可以达到500pis。在钻入过程中，卡钻指的是钻孔
兴无煤矿定向千米钻机报告 随着煤炭行业的迅速发展，以及以人为本思想的推行和安全环保的科学发展政策的提出，煤矿的安全生产与能源的综合利用的和谐统一，煤矿瓦斯的抽采工作显的尤为重要。为了合理有效的治理瓦斯，提升矿井的安全系数，经公司和矿领导决定采用目前国内外最先进的井下近水平长孔定向钻进技术，从而实现瓦斯的有效治理。 我矿于2011年5月买进西安煤科院生产的ZDY—6000LD定向千米钻机，并把钻场布置在2110未掘进的皮顺，设备巷，进行新工作面的掘进瓦斯预抽工程。 钻场内布置了8个钻孔，孔口间距为1米，孔内间距为10米，钻孔方位角为141.84度，倾角为0度。施工日期为2011年5月初到2011年8月底深孔瓦斯抽采工程顺利完成。其中5#孔714米由西安厂家完成，4#孔702米由厂家指挥工人完成，剩下的其余各孔都由我矿工人独立完成，其于各孔孔深分别为：8#孔462米、7号732米、6号孔717米、3#孔618米、2#孔282米，1#孔810米。 在钻孔施工期间，钻机运行情况基本良好，定向测量软件系统在初期运行中出现不稳定情况，一定程度上影响了工程的速度和进程，经过厂家和我矿员工的仔细排查，精诚合作，最终解决了其存在的问题，实现了定向千米钻机的正常运行。 钻孔成孔初期，由于抽放系统的不稳定和钻孔工程的同步施工，导致抽采的瓦斯纯浓度的较低，单孔纯瓦斯量为0.8m3左右。在停钻，整改管路，调整管内负压以及孔内煤渣、积水减少后，到目前为之抽采的纯瓦
斯量已达到1m3之多。就现如今我矿的瓦斯抽采总体而言，定向深孔抽放效果尤为可观，抽放量是一般百米钻孔的十倍左右。 从定向千米钻机的使用和钻孔的抽放效果看，定向千米深孔的瓦斯抽采工程在瓦斯治理工作中显的足有成效，在今后矿井的瓦斯治理中，我们要充分利用现有的资源，达到上级部门的瓦斯治理要求，从根本上降低我矿的瓦斯等级指标，提升我矿的安全系数，实现我矿的长久发展。
千米钻机施工工艺及安全注意事项 一、施工方法： 1、施钻前的准备： 1)、钻场内提前接入直径DN280瓦斯管路，与顺槽巷道瓦斯抽采主系统连接。钻孔下方必须接一趟PE280管用于专门放水，施钻前，抽放主管（DN280）及支管路(PE280)必须安装放水装置，要求放水管直径不小于4寸、负压平衡管不小于2寸，放水器容量不小于1m3。 2)、施钻前，打钻地点至少预留2趟4寸蛇形管作为应急管路，应急管路接入千米钻机“八口放水装置”。平时施钻时严禁将应急管路占用。 3)、施钻前，应当将铁丝、黄油、白布、封孔材料及相应工具备用到现场，备用地点离钻机不得超过5米，有异常情况时能及时使用。 4)、钻孔施工前钻工必须依次检查钻孔孔口、气水分离器、钻场管路所有阀门，确认开启至最大，抽采负压不得小于13Kpa，控制阀门改为闸阀，保证煤泥不堵塞系统,。 5)、施钻前，施工单位针对地质构造、断层等瓦斯赋存区制定防范性措施，施钻人员必须熟悉自己打钻区域煤层条件，针对不同煤层条件认真学习规程措施，做到提前预防。 6)、施钻前，施钻人员必须熟悉现场作业环境，了解作业巷道是否悬挂有掘进队组进、回风探头，并掌握探头吊挂位置以及断电值，提前采取防范瓦斯超限措施。施钻前查看探头读数，如果高于正常值0.2%应检查原因并处理，处理后方可开钻。 7)、如千米钻机施工地点原始含量大，必要时增加一趟单独的供风风筒。 8）、施钻前，施钻人员必须检查钻场周围的煤壁、管路、钻孔。在煤壁无裸露钻孔，无有瓦斯涌出的裂隙，所有钻孔负压正常，管路无堵塞，无漏气现象，钻孔孔口装置吊挂合格后方可开钻。 2、移机定位 根据业务科室安排和钻孔设计的要求将钻机搬移至开孔位置，按照规定方位角和倾角固定钻机，钻机前方距离开孔点煤壁的距离不小于1.5米但不宜大于3米，开孔高度1.5米，当条件不具备无法按照设计参数开孔时，需经过钻孔设计人员的认可重新修订设计参数。钻机履带必须撑实，直接接地或者与板梁接实，地锚连接及压柱支撑必须符合标准。如钻机压柱上方因有管路或顶板过高等原因无法支撑压柱，必须在钻机压柱一次增加一股地锚。 1)、剪网要求及步骤： （1）剪网范围以钻头中心点向外半径200mm。
深孔定向千米钻机的应用 一、矿井简介山西亚美大宁能源有限公司大宁煤矿是由美国亚美大陆煤炭有限公司,山西兰花科创股份有限公司和山西省煤炭运销公司晋城分公司三方合资组建的合作经营股份制企业,是中国第一家中外合作井工矿井?大宁煤矿井田位于沁水煤田东部南段，井田面积，地质储量亿t,可采储量亿t,主采煤层3号煤,平均可采厚度，煤层倾角小于10° ,属近水平煤层;3号煤层服务年限为33年.大宁煤矿所开采的 3 号煤层属于中等变质程度的无烟煤,是优质的化工及动力用煤.3号煤层煤尘无爆炸性，自燃等级为皿级，属不易自燃煤层,2005年,2006年经鉴定属高瓦斯矿井.根 据2007年度矿井瓦斯等级鉴定资料,矿井绝对瓦斯涌出量为m3/min, 相对瓦斯涌出量为m3/t, 山西省煤炭工业局批复确定矿井为高瓦斯矿井.根据勘探钻孔及大宁煤矿首采区3号煤层实测资料:百米钻孔自然瓦斯涌出量为~ mSmin,百米钻孔自然瓦斯流量衰减系数为~. 煤层瓦斯压力~，煤层~号煤层的孔隙率％~%瓦斯吸附常数a值为~,b值为~?经计算,大宁煤矿矿井瓦斯储量达亿m3,可抽瓦斯量亿m3,其中3 号煤层瓦斯储量为亿 m3,可抽瓦斯量亿m3,具有瓦斯抽放和利用的丰富资源及优越条件. 大宁煤矿于2007年 4 月底顺利通过了4Mt/a 扩建项目的总体竣工验收, 6月12日领取了安全生产许可证,7月1 0日领取了煤炭生产许可证. 、瓦斯治理情况简介 瓦斯抽放是矿井安全生产的重中之重,公司在建矿期间不断加大投资力度,矿井瓦斯抽放取得了明显效果.时至今天,大宁煤矿已配备了目
前世界上最先进的VLD-1000型深孔定向千米钻机3台及其配套的DDM- MECCA钻进实时监测系统，实施本煤层大面积预抽，最大孔深达到1002m截止2007年12月底,已完成钻孔数1980个，累计进尺累计抽放混合瓦斯量亿m3,纯瓦斯量亿m3,矿井瓦斯抽放率在80%以上, 有效解决了生产中的瓦斯管理问题,从而保证了矿井的安全生产. （一）瓦斯抽放方法的选择 根据大宁煤矿的瓦斯来源分析,矿井瓦斯主要来源于开采层 3 号煤层的瓦斯涌出,部分来源于邻近层的瓦斯涌出和围岩的瓦斯涌出,结合大宁矿井首采区的抽采实践经验,抽放瓦斯方法选择以预抽本煤层瓦斯为主.国内外抽放经验证明:由于预抽排放煤体瓦斯,使煤体发生了收缩变形,当煤体原占据的空间体积不变时,煤体收缩一方面引起了原有的裂隙加大,另一方面也可产生新的裂隙,最终使煤层的透气性增大.因此,长时间的预抽可以取得更好的效果. 通过对VLD-1000型深孔定向千米钻机水平长钻孔抽放效果的数字模拟及综合监测分析,确定大宁矿井瓦斯预抽钻孔的布置如图 1 所示. 图1采空区高位穿层钻孔:引进国外先进的采空区瓦斯治理经验,结合千米钻机的钻进特点,在工作面的回风巷侧采用定向钻进技术在 3 号煤层的顶部岩层内向工作面后方打顶板走向长钻孔至采空区上部的裂隙带,实 施长壁面的采空区瓦斯抽放.钻孔布置如图 2 所示. 图2 从保证采掘工作面的安全需要,结合矿井采掘计划安排,确定长壁综采面的抽放时间为 2 年;连采机巷道掘进抽放时间 1 年以上.采掘工作面
千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用 摘要：千米水平长钻孔可以在一定区域范围内进行预抽，还能够实现在某些局 部位置进行边采边掘边抽。千米钻机可以在瓦斯抽采钻孔的施工中进行有效地应 用外，还可以运用于井下探测放水、探测煤层厚度、地质结构等相关工程中，为 煤矿的安全生产提供了有力保障。 关键词：千米钻机；瓦斯；抽采；应用 引言 随着科技的不断进步和快速发展，在煤矿瓦斯抽采中也随之研发了千米钻机且在煤矿企 业以及矿井中得到了较为广泛的应用。千米水平长钻孔可以在一定区域范围内进行预抽，还 能够实现在某些局部位置进行边采边掘边抽。千米钻机可以在瓦斯抽采钻孔的施工中进行有 效地应用外，还可以运用于井下探测放水、探测煤层厚度、地质结构等相关工程中，为煤矿 的安全生产提供了有力保障。 1、千米钻机应用现状 千米钻机定向长钻孔抽采，具有施钻效率高、抽采量集中、抽采效率高、衰减周期长的 优点，在美、澳等国及部分国内煤矿已经获得很大成功。２００７年以前，世界上仅有澳大 利亚、美国等少数国家掌握千米钻机钻进先进技术，且产品售价较高。澳大利亚ＶＬＤ１０ ００系列千米钻机，主要有过滤器、旋转单位、钻杆夹持器、给进装置、稳定性、牵引、水泵、液压泵、电动马达组成。ＶＬＤ－１０００系列钻机所配套的测量装置ＤＤＭ－ＭＥＣ ＣＡ（模块化电子定向钻进监视器），可实现钻进实时测量，自动记录测量数据并计算出所 对应的坐标值。北方交通ＺＤＹ系列千米定向钻机，配备高精度随钻测量系统，实现超深孔、高精度导向。ＺＤＹ１２０００ＬＦ松软煤层超深孔定向钻机，具备软煤层定向钻进能力， 可有效克服塌孔和抱卡钻事故。千米钻机采用钻孔导向系统实现定向钻进，在钻头出设有孔 底马达。目前导向系统有手持式跟踪系统和有缆式导向系统，市场上主要有ＤＣＩ公司的Ｄ ｉｇｉｔｒａｋ导向装置、雷迪公司的ＲＤ３８６型导向仪等。目前国内千米实现钻机具有 扭矩大，钻杆抗拉能力强，抗扭能力高，探管工作时间长，装备适用性、事故处理能力强， 售价低等特点。 2、千米钻机在瓦斯开发和防治方面的运用 2.1千米钻机在巷道掘进中的应用 对于高瓦斯矿井来说，不管是对瓦斯进行开发还是用于煤炭生产都要有一定数量的巷道 去靠近煤层，由于在巷道掘进的过程中会有大量的瓦斯涌出，因此在巷道施工中是比较困难的，必须在进行采掘前就采取相应的应用措施。现今采用的方法主要有先抽后掘，边抽边掘 以及密钻孔掘后预抽煤壁瓦斯等，但受到多方面因素的影响，这些方法在实际的应用中都会 受到一定程度的限约。比如我们结合某个煤矿井下巷道的主要特点，可以在开采工作面顺槽 的时候在顺槽中实体煤柱的地方做瓦斯投放，使用千米钻机进行施工作三个千米钻孔按照一 定的间距进行钻孔，事先做好掘进区域内的煤层中瓦斯的预抽工作，当煤层中瓦斯的浓度降 低到可以进行安全掘进的时候方可在两个钻孔之间进行掘进巷道，但中间长钻孔已经无法使用，只有两边的钻孔还可以继续使用，在其抽放煤体瓦斯以隔断煤体瓦斯往巷道煤壁的方向 涌出。该方法是先抽后掘，有效地避开了边抽边掘时双方的互相干扰，还可以科学有效地减 少了瓦斯的涌出量，也因此很好地降低了供风量并在很大程度上提升了掘进的速度。此外，
千米定向钻机“指哪打哪” 来源：黑龙江日报 2009-06-17 龙煤新闻 本报讯（王连生孙佰忠）日前，由鹤岗分(子)公司投资1700万元引进的井下千米钻机在大地勘测公司一工区投入使用。这标志着鹤岗分（子）公司VLD井下定向钻机施工瓦斯抽放钻孔实验与研究项目正式启动。 为了探索利用国际先进设备施工井下瓦斯抽放钻孔的新途径，从根本上实现瓦斯抽放工艺的变革，加强瓦斯资源的综合利用，鹤岗分（子）公司在兴安煤矿井下四水平二分段集中石门中段进行VLD井下定向钻机施工瓦斯抽放钻孔实验与研究项目。他们投资引进了澳大利亚威利朗沃公司生产的千米定向钻机，该钻机型号是世界上最先VLD-1000型深孔定向千米钻机及其配套的DDM-MRCCA钻进实时监控系统，该设备不仅能解决普通钻机受钻机角度限制存在煤层抽放空白带及接续紧张钻场接续不上问题，减小工程量，而且具有定向钻进功能，能提高钻孔覆盖率和孔的有效进尺，加大钻孔揭煤距离，提高瓦斯抽放率，实现真正意义上的先抽后采，堪称“指哪打哪”。 北方交通ZDY-3500L近水平千米定向钻机新产品现场观摩技术交流会 日期【2010-12-13】 由中国煤炭机械工业协会、中国煤矿煤城发展工委主办，沈阳北方交通重工集团承办的“北方交通ZDY-3500L 近水平千米定向钻机评议会暨新产品现场观摩技术交流会”（简称“论坛”）于2010年12月7日——9日在辽宁•沈阳召开。 作为全国性的近水平千米钻机高层论坛，论坛特邀国家、部委、省市等政府相关领导，煤炭城市和各省煤炭管理局、安监局、行业协会相关领导参会，邀请煤矿企业集团董事长、总经理、总工程师、矿长，生产、安全、机电、供销、租赁站及通风系统负责人以及有关院校、科研院所、设计院工程技术人员一并
技术协议 设备名称：ZDY3500L(A煤矿用履带式液压坑道钻机 甲方： _________________________________________ 乙方：__________________________________________ 签订时间：_______________________________________ 签订地点：_______________________________________
甲方/使用方：________________________________________ 住所地: 通讯地址: 电话: 传真: 电子信箱: 乙方/供货方：_______ 住所地: 通讯地址: 电话: 传真: 电子信箱: 本协议是为甲方购买乙方牛产的ZDY3500L(A)煤矿用履带式液压坑道钻机(以下称设备)而订立的，用于明确双方之间就该设备的技术要求、双方的责任与义务以及其他相关技术问题所达成的一致意见。
、设备技术参数: ZDY3500L(A钻机技术参数表
注：本钻机属于深孔定向钻机，同时具备定向钻进及螺旋钻进功能二、设备配套明细
三、设备用途： 1、设备使用地点为陕西彬长矿业集团有限公司小庄煤矿。 2、设备用于小庄矿煤层瓦斯预抽采顺层定向钻孔。 四、设备质量： 1、设备符合相关标准规定的质量、规格和性能要求。 2、设备具备整机煤矿安全标志证，电气元件具备防爆合格证。
3、设备有乙方按出厂检验结果出具的产品合格证。 4、乙方提供完整的设备相关技术资料4套。 五、设备运输： 1、乙方负责将设备运输至甲方设备仓库。 2、甲方负责设备的下井，并配合乙方的安装。 3、乙方派专业人员，指导和配合设备的入井及井下调试安装。 六、售后服务： 1、技术协议和商务合同签订后，甲方可安排总数不超过十人的操作、 技术和管理人员，由乙方进行理论培训和实际操作培训； 2、设备到位后三个月内，乙方将根据甲方要求随时派出专业操作人员到甲 方，对甲方操作人员进行理论培训和指导打钻，使其掌握设备操作的基 本方法，按计划完成设备操作交接； 3、甲方人员必须经乙方培训并考核合格，取得培训合格证后，方可进行独 立实际操作； 4、设备质保期为一年，设备到位的第四个月起至质保期结束，为设备延伸 服务期，乙方为甲方提供必要的操作指导和设备保障。 5、乙方到甲方培训服务人员的劳动保护用品、安全保障用品由甲方负责， 同时为乙方人员提供生活便利条件。 6、设备发生故障乙方会在2小时内电话回复，12小时内到矿检修。
煤矿瓦斯抽采中千米钻机的应用 摘要：瓦斯作为煤矿开采中的重要产物，其实际开采作业的进行过程中，经常会出现瓦斯爆炸事故，给开采作业的顺利进行，形成了极大的困扰，做好煤矿瓦斯的处理就显得尤为重要。瓦斯抽采是煤矿处理瓦斯的常用措施，以往所采用的抽采办法存在一定的局限性，无法很好的满足实际抽采要求，而千米钻机则不同，其安全、高效、适应性强等优势，能够很好的适应煤矿瓦斯抽采的需要，本文则以此为出发点，就千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用展开探讨与分析，以期能够为相关人员提供一定的参考价值。 关键词：千米钻机；煤矿瓦斯；瓦斯抽采 现阶段，煤矿开采规模的持续扩大，瓦斯抽采作业却依旧面临着效率低、安全性不高等问题的困扰，千米钻机虽然在煤矿瓦斯抽采中有一定的应用优势，但就目前来看，千米钻机在具体应用方面，依旧存在很大的限制作用，相关细节及内容有待进一步进行完善，只有这样才能更好的保证瓦斯抽采的高效进行，故而就煤矿瓦斯抽采中，千米钻机的应用开展更进一步的分析是非常有必要的，这对推动千米钻机的深入应用，提高瓦斯抽采工作的效率而言，有着非常积极的现实意义。 1.千米钻机及其在煤矿瓦斯抽采中的应用优势概述 千米钻机属于定向钻机的一种，其作业过程中动力头不转动，由钻杆前方孔底马达转动，实现打钻的目的。由于其钻孔深度高达1000米以上，故而称其为千米钻机。千米钻机的结构包括钻头、钻杆、电机等部件，在煤矿瓦斯抽采中有着极为广阔的应用空间，通过千米钻机在煤层上钻孔，而后通过所形成的孔洞来进行瓦斯的抽采。相较于传统的瓦斯抽采作业而言，千米钻机的主要优势体现在以下几个方面： 1.1抽采效率高
千米钻机在瓦斯抽采方面表现出极高的效率，相较于常规钻机等设备而言， 千米钻机抽长度深，灵活性更强，并且在钻孔的过程中，还能显示钻孔轨迹，使 得其开采效率也得到了极大的提升，根据相关实践表明，千米钻机单口瓦斯抽采 量达到了惊人的每天8000立方米。 1.2安全性强 千米钻机在瓦斯抽采中的应用，基本上实现了全程了机械化操作，不需要作 业人员深入矿井，从而也有效的避免了因人为等方面的原因，而引起瓦斯爆炸等 事故，充分保障了瓦斯抽采的安全性[1]。 1.3适应性强 千米钻机在瓦斯抽采方面具备极强的适应性，传统瓦斯抽采方式只能适用于 地质条件好、透气性强、瓦斯释放容易的条件下，而千米钻机则不同，其不受地 形地质等方面因素的限制作用，即便是煤层松软、透气性不足，也能实现较为良 好的瓦斯抽采效果。 2.煤矿瓦斯抽采中千米钻机的具体应用分析 2.1巷道掘进中的应用 巷道掘进是煤矿开采作业的必要环节，通过巷道来靠近开采煤层，才能顺利 完成开采作业，而在巷道掘进的过程中，会伴随一定量瓦斯的涌出，给巷道的掘 进施工带来了极大的困扰，这就需要事先做好瓦斯的抽采，而千米钻机则在这一 过程中扮演着不可缺少的重要角色，其通过钻孔作业事先深入作业区域的煤层中，将瓦斯抽取出来，可有效降低巷道掘进的安全性。实际应用中有先抽后掘、边抽 边掘等具体形式，可根据巷道掘进的实际情况，选择合适的掘进方式，并开展合 理的应用，以实现良好的瓦斯抽采效果[2]。比如说，某煤矿开采作业面通过事先 勘测发现其瓦斯浓度过高，此时可利用千米钻机实施钻孔，实现对掘进区域每层 的瓦斯进行抽取，待其瓦斯浓度降低到安全范围内后，再实施巷道掘进作业，可 充分保证巷道掘进瓦斯的涌出量在安全范围内，提高巷道掘进的速度。此外，千 米钻机还具备定向钻孔的作用，其通过对钻孔方向的改变，在煤层内部形成树状
山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司 瓦斯抽采工程技术方案 二〇一一年七月二十日 山西煤销集团阳城侯甲煤业有限公司 瓦斯抽采工程技术方案 为了严格执行“先抽后采、监测监控、以风定产”的瓦斯治理方针，认真落实“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”的瓦斯治理工作体系，提高矿井的防灾治灾能力，给以后的矿井开工生产建设打下一个坚实的安全生产基础。我公司现拟定瓦斯抽采工程技术方案如下，为努力把我矿建设成一个高标准瓦斯治理示范矿井，进行不懈的实践和探索。 一、矿井概况 山西煤炭运销集团阳城侯甲煤业有限公司位于晋城市阳城县芹池镇境内，为煤炭资源整合后单独保留矿井，是晋城有限公司的重点建设矿井和瓦斯治理重点矿井。井田面积3.6381km2，批准开采3#、15#煤层，地质储量4489万吨，其中3#煤层地质储量2691万吨，可采储量1205.4万吨。矿井于2006年3月份开工建设，目前已形成有供电、通风、排水系统、瓦斯抽放及瓦斯监控等生产辅助系统。资源整合后设计生产能力提升为90万吨/年。目前《初步设计》和《瓦斯抽放初步设计》、《安全专篇》等已审批。崦山自然保护区协调事项已上报省政府，等环保厅审查后下批复。 二、开拓、开采和抽采现状 1、开拓、开采
侯甲煤矿采用立井开拓方案，利用原工业场地内已开凿的主立井、副立井和回风立井（旧井）3个井筒。由于提升能力后，原有回风立井断面不能满足能力提升后的通风需要，因此在距回风立井30m处新掘一回风立井（新井），和原有的回风立井实现并联回风。主立井净直径5.0m,距3号煤层垂深426 m,距15号煤层垂深522m，装备一对6t箕斗,双钩提升，担负矿井的全部煤炭提升任务,兼作进风井；副立井净直径6.0m，距3号煤层垂深451m至井底水窝，距15号煤层井底水窝垂深551m，装备双钩罐笼和折返式金属梯子间，担负矿井的全部辅助提升任务，兼作进风井和安全出口；回风立井（旧井）为矿井专用回风井,净直径4.0 m, 距3号煤层垂深441m,距15号煤层垂深540m，装备折返式金属梯子间,兼作矿井的安全出口；回风立井（新井）为矿井专用回风井,净直径5.0 m, 距3号煤层垂深441m，距15号煤层垂深540m。 设计采用两个水平开采全井田,3号煤层为一水平，水平标高+353.5m；15号煤层为二水平，水平标高+254m。初期设计只考虑3号煤层开采。 副立井落底于＋353.5m水平，井筒落底后设＋353.5m水平井底车场。根据井筒落底点在井田内的位置，该井田为一单翼下山开拓格局。设计采用一组沿井田边界、近南北向布置的四条下山开采全井田。该组下山设胶带、轨道和两条回风下山，胶带下山、轨道下山沿煤层底板布置，回风下山沿煤层顶板布置。在该组下山与井底车场之间，通过沿煤层布置的胶带、轨道、两条回风大巷等四条巷道联络。 矿井首采工作面为3号煤层30101工作面,布置倾斜长壁工作面开采，工作面顺槽采用两进两回的双“U”型通风方式，便于更有效的通风瓦斯管理。 2、抽采现状 矿井于2008年建立了一套瓦斯抽放系统，抽放泵为CBF400(A)—2BV3型瓦斯抽放泵两台，功率132Kw，主管路地面选用377mm钢管，回风立井敷设400mmPE 管，井下临时用200mm钢管及200mmPE管。抽放浓度达到40-50%、日抽放流量达
深孔定向钻机在瓦斯抽采方面的应用 摘要：煤矿安全生产涉及到瓦斯抽采这一重要环节，采用科学的钻进技术， 可以有效地降低矿井内的瓦斯浓度，从而提升矿井的安全性水平。本文对瓦斯抽 采中使用深孔定向钻进技术的原理进行了阐述，详细分析了如何在抽采环节使用 深孔定向钻机，并对其施工的注意事项进行了归纳总结。希望能挖掘出深孔定向 钻机在瓦斯抽采方面的巨大应用潜力，为矿井的安全生产做出一定贡献。 关键词：深孔定向钻机；瓦斯抽采；应用 当前煤矿事故的主要威胁是瓦斯爆炸，这种爆炸常常会引发可怕的严重事故，给国家财产和人民的生命带来巨大的破坏。瓦斯爆炸是由于瓦斯气体聚集超过安 全限度所导致的，对其进行抽采则是一种有效的措施，能够防止瓦斯积累到危险 程度引发爆炸。深孔定向钻探是一种有效的措施，借助地质勘探理论的进步和勘 探技术的发展，能够有效地防止瓦斯积聚的问题，使用定向钻机进行操作，能够 有效地控制深孔的轨迹，具有钻探深度大、探测范围广的优势，借助定向钻探技术，可以精确测量和控制钻孔轨迹，同时实现单孔抽采高浓度瓦斯，并有效治理 大面积范围内的瓦斯区域积累问题。 1.深孔定向钻进技术抽采瓦斯原理 深孔定向钻进技术通过钻井设备和先进的导向系统，使钻井井筒沿着特定的 路径钻进地下储层，其原理是利用井筒在地下的水平、垂直或斜向导向能力，精 确地达到目标层位。在钻井过程中，通过实时监测井筒的方向和位置，并根据地 质结构和气体分布情况进行调整，使钻井井筒穿越瓦斯层，从而实现瓦斯的顺利 抽采。深孔定向钻进技术的核心在于导向系统，包括测斜仪、方位仪、导向工具 和数据采集系统等组成部分，测斜仪可以测量钻井井筒的倾角和方位角，方位仪 可以确定钻井井筒的指向，导向工具可以根据测斜仪和方位仪的测量结果来调整 钻井井筒的方向[1]。这项技术能精确控制钻井井筒的路径和方向，可以穿越瓦斯
ZDY6000LD(A)型履带式全液压定向钻机及其应用 方鹏;田宏亮;邬迪;孙保山 【摘要】Sub horizontal long hole drilling technique is an important approach to improve the efficiency of gas drainage and ensure safe mining in underground coal mines. Drilling rig is the main drilling equipment to realize the pivotal technique. The development of the track-mounted ZDY6000LD (A) hydraulic directional drilling rig is introduced in this article, including the position, track-mounted, main structure and hydraulic system. Underground test proved that the rig is suitable to drill branched boreholes of more than 1000 m, reliable in performance, high in precision, stable, fast and convenient in movement.%近水平定向长钻孔钻进技术是提高我国煤矿井下瓦斯抽采效率的一条重要途径.介绍了ZDY6000LD(A)型履带式全液压千米定向钻机的研制,包括整体布局、履带底盘、主要结构和液压系统.井下试验表明,该钻机适于在井下巷道钻进孔深 1 000m以上的多分支钻孔,性能可靠,定向精度高,移动稳固、快速,方便. 【期刊名称】《煤田地质与勘探》 【年(卷),期】2011(039)002 【总页数】4页(P74-77) 【关键词】履带;定向钻机;研制;应用 【作者】方鹏;田宏亮;邬迪;孙保山
VLD型定向钻机在沙曲矿瓦斯抽采中的应用 多年的现场实践表明，瓦斯抽采是灾害治理和资源利用的根本性措施之一。沙曲矿自2005年开始引进VLD-1000型定向钻机，在突出煤层中实施区域预抽及掘进预抽，取得了显著成效。实践表明，定向钻机对于消除煤层突出危险性，提高瓦斯抽采量及抽采效率，确保矿井安全高效开采起到了关键作用，该项技术具有良好的推广应用前景。 标签：定向钻进VLD-1000型钻机瓦斯抽采 沙曲矿为高瓦斯及具有煤与瓦斯突出危险的矿井，隶属于山西焦煤集团华晋焦煤有限责任公司，位于吕梁山脉中段西部，河东煤田中部，行政区划属山西省吕梁市柳林县管辖。为加大瓦斯治理力度，沙曲矿于2005年引进澳大利亚VLD-1000型定向钻机，开展了长期的本煤层长钻孔预抽瓦斯试验研究。 1 VLD-1000型钻机的主要特点 1.1 电-液驱动的操作功能 钻机通过90kW电机（电压：1140/660V，频率：50Hz）驱动3台液压泵（主泵、高压泵、辅助泵）实现各自的功能，最小推力（拉力）为150 kN。 钻机在压力为30MPa时力矩最大，低速旋转时为3048Nm，高速旋转时为2286Nm，其旋转速度可在200~600r/min（低速大力矩）与250~1200r/min（高速小力矩）之间进行无级调节。 1.2 采用孔底马达钻进的钻进能力 钻机采用孔底马达钻进，无需钻杆旋转。孔底马达靠高压水（煤层施钻压力为2~2.8MPa，岩石施钻压力为3.5~4.1MPa）驱动，钻进速度为0~5m/min，回收钻杆时速度为0~20m/min。 采用孔底马达钻进，减少了钻杆与孔壁的摩擦阻力，因而，该钻机在较小动力损失的情况下具有超过1000m的钻进能力。目前，沙曲矿瓦斯抽采钻孔施工长度大多在500m左右。 1.3 定向功能 定向功能可绕过已探明的地质构造，确保成孔质量。孔底马达弯头偏角为1.3°，每施工一根钻杆倾斜1.3°，理论上施工100m钻孔最大偏移角度为43°。在沙曲矿实际施工中，100m最大偏移角度为20°，轨迹呈弧形，如图1所示。 1.4 钻进检测导线连接单元
探讨矿井瓦斯抽采的必要性及抽采方法 摘要：瓦斯开采确实能够为企业带来巨大收益，但由于技术难度较高，所以开采前需要多次调整开采规划。而对于国家来讲，也需要尽可能提高瓦斯抽采技术的集合性，通过多种辅助技术降低瓦斯抽采的技术风险，并最大程度提高瓦斯的资源利用价值。另外，在新技术应用中，主要平衡好新技术收益分配，避免产生过多的资源“债务”。 关键词：矿井；瓦斯抽采；方法 前言 瓦斯作为煤矿开采的伴生产物，其本身利用价值极高，部分情况下已经成为某些特定工业生产的基础原料。同时在利用过程中，甲烷燃烧的环境友好度控制较好，且特殊的燃烧性质也使得其逐渐成为部分工业应用的最优解。针对甲烷抽采易发生爆炸问题，尝试对现代煤矿瓦斯抽采系统进行了改良，从而保证瓦斯抽采过程中的安全性。 1定向长钻孔瓦斯抽采 ①技术介绍 千米钻机移动能力依靠履带行走实现，机体本身负载有钻进系统，可根据设定数值自由调整方位、转角、工作面积等其他关键数据。在钻探过程中，可实时反馈钻孔数据，并记录钻孔轨迹。在驱动方式上，我国大多数定向长钻孔都依靠电液能源进行驱动，钻进区域能源依靠高压水。 ②技术要点 在开始钻孔作业前，技术人员要提前预留一个标准孔洞，孔洞直径数据为170mm，长度20m，并在孔中安装长12m宽100mm的PVC管。空口位置安装钢管，长度6m，宽18mm。安装完成后直接接管，并在其中注入泥沙封孔。在钻进过程
中，技术人员需要提前对高瓦斯区域进行判断，并提前做好引流，保证钻井过程 安全性。多数情况下，喷出保护装置的最大保护范围为18～20MPa，可保证技术 人员在部分情况下的人员安全。 2智能瓦斯抽采技术 智能瓦斯抽采技术以现代技术为准，通过多种方式实现瓦斯抽采的智能化。 在现阶段，智能抽采技术多为这种技术概念总和，基本智能是达到绿色开采、安 全开采、经济开采、高效开采的最终目的。从整体上看，智能瓦斯抽采技术至少 具备物料识别、数据分析、具体定位、云计算、流程监视、自动数据调整等基础 功能。为更加准确表现出相关概念，本文也尝试通过具体技术说明智能瓦斯抽采 技术现状，详情如下：①地质信息透明化地质信息透明化可以提高操作人员对目 标瓦斯层的判断精度，也是智能瓦斯抽采技术基础。在该技术下，系统可自动识 别煤层赋存情况，并根据媒体结构推断瓦斯分布。虽然现阶段地质分析技术并不 够成熟，但可收集到的信息已经能够准确表现出该区域的基本性质。同时，地质 技术分析并非单一技术，它包含数据库整理、探测技术和优化技术，比如在X光 技术的应用下，地质分析精度再次增加，而增加的数据也会直接进入数据库中， 通过筛选进一步恢复该地区的实例地质条件。而随着地质数据库数据的增加，技 术人员也能够更加轻松的对目标开采区域进行数据复原，并通过3D透明化的地 质建模确定瓦斯开采的最佳方案。另外在部分欧洲国家，开始尝试通过模型模拟 开采过程，并推测瓦斯抽采过的地区环境变化情况，最后达到资源与环境的平衡。可以发现，该技术能够有效降低传统瓦斯开采的被动性，并能够尽早发现开采中 的不稳定因素，及时排除。而当数据库达到一定规模后，对资源利用也有相当宝 贵的指导作用，比如在未来部分非再生资源的利用中，就能够最大程度提升该资 源的具体收益。②钻孔智能设计体现传统钻孔多以人工操作为主，操作量大且精 度难以保证。同时，多数瓦斯开采为动态过程，静态的钻孔操作会直接降低瓦斯 开采效率，严重情况下会导致开采事故的出现。另外，我国多数地区地质环境复杂，各工作面之间也会有较大的地质差距，显然人工很难覆盖。而在智能开采设 计中，技术人员可根据开采区的数据变化情况绘制瓦斯关键数据变化曲线。在得 到相关数据后，就可以根据数据变化特征调整钻孔位置、钻孔大小。其次，该数 据也能够直接分析各个钻孔的实际工作效率，并调整各个钻孔间的任务资源分配
千米钻机氮气复合钻进工艺在碎软煤层的试验 狄朋毅;熊祖强;芦海广 【摘要】长平矿3#煤层松软破碎,采用千米钻机水排渣的施工工艺施工本煤层顺层钻孔时塌孔严重,无法实现深孔钻进.为此,研发了一种氮气排渣复合钻进的新型打钻工艺,并进行了现场试验,试验以氮气排渣复合钻进为主,滑动钻进为辅.结果表明,钻孔最大孔深达到231 m,但该钻孔施工效率低,护孔困难,抽采量偏低,影响了该钻进工艺的推广使用,需进一步完善施工工艺及装备,以提高抽采效率. 【期刊名称】《山西焦煤科技》 【年(卷),期】2019(043)005 【总页数】4页(P28-31) 【关键词】松软煤层;压缩氮气;千米钻机;松软煤层;定向钻进 【作者】狄朋毅;熊祖强;芦海广 【作者单位】河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作 454000;山西长平煤业有限责任公司,山西晋城 048400;河南理工大学能源科学与工程学院,河南焦作454000;山西长平煤业有限责任公司,山西晋城 048400 【正文语种】中文 【中图分类】TD712+.63 千米钻机定向钻进是国内瓦斯抽采钻孔深孔钻进的前沿技术。近年来，千米钻机在煤矿瓦斯抽采工程中发挥了重要作用，特别是在晋城矿区寺河矿、大宁矿、成庄
矿，千米钻孔抽采已成为矿井瓦斯治理的主要手段[1-2]. 上述矿井煤质普遍较硬(煤的坚固性系数在1.0以上)，千米钻机采用常规清水作为钻进动力和排渣介质，不仅煤段钻孔施工效率高(日进尺可达到200 m以上)，而且采用定向钻进，施工 精确度高，成孔质量好，其中，寺河矿千米钻孔最大孔深达到1 200 m，平均孔 深达到500 m以上。 对一些煤层松软破碎的矿井，千米钻机施工本煤层顺层钻孔时塌孔、卡钻十分严重，施工效率较低，而且深孔钻进困难，无法实现区段抽采和推广应用，主要原因有： 1) 松软煤层自身力学性质差，受钻头钻进扰动影响，孔壁煤体易破碎堵孔或卡钻。 2) 从钻头喷出的水流对孔壁煤体产生一定的侵蚀和冲刷作用，进一步降低煤粒之 间的摩擦系数，破坏煤体内的原有结构，降低煤体强度，从而发生塌孔[3]. 为了解决松软煤层千米钻孔的成孔问题，晋煤集团长平矿和赵庄矿试验了梳状钻孔，将千米钻机布置在底板岩巷，钻孔的主孔布置在岩段，从岩段开分支施工本煤层顺层钻孔，提高钻孔的返渣效果，但梳状钻孔未从根本上解决碎软煤层成孔问题，煤段塌孔、卡钻等问题未得到有效解决。2018年以来，淮南矿业集团潘三矿和贵州毕节市青龙煤矿试验了千米钻机压风排渣施工工艺，其中，青龙煤矿最长施工深度达到406 m[4]，但是压风打钻存在钻孔着火的风险。该次试验通过改变钻机的排渣和 钻进工艺，在全国首次使用压缩氮气进行钻进排渣，减少钻具对煤体的破坏，提高排渣效果，同时，通过复合钻进提高钻进效率，确保千米钻孔的成孔深度，实现更高效的瓦斯抽采。 1 矿井概况 1.1 矿井基本情况 长平矿是晋煤集团主力生产矿井之一，位于山西省高平市寺庄镇，核定生产能力500万t/年，批准开采3#煤层。 1.2 煤层赋存情况
寺河矿普通钻机钻进轨迹测定技术应用 晋煤集团寺河煤矿 寺河矿为高突矿井，目前全矿共有：澳大利亚VLD—1000型钻机11台，国产西安千米钻机3台，重庆千米钻机2台，CMS1—1900/45矿用履带式深孔钻车（防突钻机）13台，ZDY 系列普通钻机80余台，用于实施递进式瓦斯抽采、掘进区域密集钻孔抽采、高位钻孔采空区裂隙抽采等各种抽采工艺。虽然定向钻机具备随钻轨迹测量功能，但构造区、煤体复杂区消突钻孔施工、条带密集钻孔施工、探放水钻孔施工、取芯钻孔施工仍由普通钻机承担。 众所周知，普通钻机钻孔施工轨迹偏差是影响矿井防突、探放水等矿井安全的一个重要因素，如何将普通钻孔施工轨迹测量精准，是煤矿瓦斯治理同行们的共同心愿，我矿原有的钻孔测斜仪设备，需要钻孔施工完毕退钻后从新将仪器送入孔内进行测量，该设备使用费时费力、效率低下、操作复杂、精度差，且受钻孔瓦斯影响实际操作非常困难。 针对上述问题，寺河矿联系相关科研院所，利用定向钻机测量系统原理，研制、采购了一批普通钻机随钻测量系统，在钻孔施工的同时将钻孔轨迹数据进行采集，钻孔施工完毕后钻孔数据供技术人员分析成图，为是否需要进一步采取强
化措施提供了必要的数据支持，为矿井瓦斯抽采、煤与瓦斯突出防治、探放水、探构造等工作提供有力保证。下面对随钻测斜仪进行简单介绍如下： 一、测斜仪系统构成及功能 一套普通钻机随钻测量系统主要由测量探管、同步器、 充电器、数据分析软件、无磁钻杆五大部分组成： 测量探管包括：测量短节、电池短节和数据接口，测量短节实现钻孔轨迹数据的测量与存储，电池短节为测量短节提供电源，数据接口实现测量探管与同步器和上位机之间数据传输。 测量探管 同步器 充电器 测量短节 数据接口 电池短节 探管端盖
第一节钻孔设计 一、项目概况 目前,瓦斯问题仍是制约崔木煤矿高效、安全发展的主要因素之一,井下常规钻机能力小,施工钻孔长度短、定向效果差,常规钻孔只有在巷道形成后方能进行施工,预抽期较短,由此造成矿井瓦斯抽采不能满足矿井接续安全生产的需要;为此,崔木煤矿引进中煤科工集团西安研究院研制生产ZDY6000LD型千米定向钻机及配套装备,用于井下定向长钻孔及分支钻孔施工,可同时起到抽采瓦斯及探测地层的双重目标; 崔木煤矿初步定301回风顺槽原设计高抽巷位置处设抽放钻场,对301工作面进行井下定向瓦斯抽放钻孔施工,以实现工作面超前本煤层瓦斯预抽,增大瓦斯抽采量,从源头上治理瓦斯,此外,还可以减少301作面顺槽掘进中瓦斯的涌出,确保安全生产; 二、施工区域概况 1．施工区域位置范围 210301工作面,向北掘进,掘进长度1420米,东面紧邻爆破材料库,西面紧邻210302工作面,工作面长度为200米, 斜穿过汤家向斜,切眼北紧邻DF5断层; 2．煤层赋存 本区含煤地层为3煤层,属不稳定煤层; 属侏罗系中统延安组,主采煤层为3煤层;煤层为黑色,沥青光泽,半暗～半亮型,带状、均一状、线理状结构,层状构造,内生裂隙发育,根据钻孔资料,301工作面煤层平均厚度,煤层倾角3°～6°,局部煤质较差; 3．煤层顶底板情况
3煤伪顶厚度薄,稳定性差,,平均厚;随着煤层开采而冒落,属不稳定岩体;直接顶砂泥岩呈互层状产出,属稳定性较差的岩体,平均厚度5m左右;老顶砂岩一般为中等稳定岩体,平均厚度15m左右;煤层底板为炭质泥岩、砂质泥岩、铝质泥岩及粉砂岩,属于稳定性较差岩体; 4．施工区域瓦斯情况 根据前期施工瓦斯钻孔浓度测试,预计煤层瓦斯含量在5m3/min以上; 三、配套装备与工艺技术 1．施工装备 此次施工所用的配套装备主要包括： 1ZDY6000LD型履带式全液压坑道定向钻机； 2Φ73mm高强度中心通缆钻杆和Φ73mm铍铜无磁钻杆； 3Φ73mm进口螺杆马达,带有°结构弯角； 4Φ96mm平底烧结胎体式PDC钻头和Φ153mm扩孔钻头； 53NB-300型泥浆泵； 6YHD1-1000T型随钻测量系统; 2．定向钻进工艺技术 水平定向钻进Horizontal Directional Drilling,HDD技术是指利用钻孔自然弯曲规律或采用专用工具使水平钻孔轨迹按设计要求延伸至预定目标的一种钻探方法,即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变弯;定向钻进工艺流程见图1;
煤矿千米定向钻进施工方案 XXXXXXXXXXX有限公司 2018年2月
目录 一、定向钻进技术简介 (1) 二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计 (1) （一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则 (1) （二）定向钻孔设计的主要内容 (2) 三、煤矿井下定向钻孔轨迹控制 (2) （一）定向钻孔轨迹控制主要参数 (2) （二）定向钻孔轨迹控制注意事项 (2) 四、煤矿井下定向钻进工艺 (3) （一）定向钻进工艺流程 (3) （二）探放水和构造探测施工工程设计 (3) （三）定向钻进工艺 (5) 五、施工设备与人员配置 (9) （一）施工工程设备配备 (9) （二）施工工程人员配备 (10) 六、孔内事故处理 (11) 七、钻孔施工注意事项 (11) 八、灾害应急措施及避灾线路 (12)
煤矿千米定向钻进施工方案 一、定向钻进技术简介 定向钻进起源于石油钻井,随着钻探技术的不断深入,受控定向钻进技术从石油行业逐渐延伸到煤炭、地质等领域,发挥着重要的作用。煤矿井下近水平定向钻进技术是钻探工程领域的一项新技术,通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸，并可进行多分支钻孔施工，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点，现已成为国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径，并应用于地质构造探测和探放水等领域。 二、煤矿井下定向钻孔轨迹设计 煤矿井下定向钻孔是通过对倾角和方位角的实时调节实现对钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在目的层中有效延伸。 （一）煤矿井下定向钻孔设计的一般原则 1、充分掌握原始资料 内容包括施工目的、技术要求等。根据施工要求应尽量获取最全面的地质资料并及时更新主要信息，详细了解施工区域的地质情况和井下情况，便于合理设计施工方案，保障施工安全。 地质资料主要包括3项内容：地质报告（地质说明书）、采掘平面图、钻孔柱状图 钻孔施工资料包括：瓦斯治理报告、瓦斯抽采数据、水文报告等 2、可行性分析 从技术、经济、效用等角度分析包括：煤层坚固性系数f、顶底板岩性、钻孔类型、钻孔长度（经济长度、能力长度）、供水供电情况、人员配置情况、工期要求（超前探工期紧张） 3、尽量利用自然造斜规律 4、考虑施工方便和安全钻进 5、注重经济效益 （二）定向钻孔设计的主要内容 1、选择孔身剖面 2、确定定向钻孔目标层位、靶区、靶点