定向长钻孔水力压裂增渗技术预抽煤巷条带瓦斯的应用研究

高位定向长钻孔在工作面瓦斯治理中的应用【摘要】高位定向长钻孔是一种在矿井工作面瓦斯治理中应用广泛的技术，其原理是通过钻孔将治理设备引入煤层深部。

施工步骤包括设计方案、孔道钻探和设备安装等。

高位定向长钻孔在瓦斯治理中的应用效果明显，能有效降低瓦斯浓度，提高工作面安全性。

该技术的优势包括作业范围广、操作简便等特点。

未来，高位定向长钻孔有望在煤矿安全生产中发挥更为重要的作用，为瓦斯治理领域带来更广泛的应用和发展机遇。

高位定向长钻孔技术为工作面瓦斯治理提供了有效支持，具有重要作用，未来发展前景广阔。

【关键词】关键词：高位定向长钻孔、工作面、瓦斯治理、技术原理、施工步骤、应用效果、优势、发展前景、技术支持、煤矿安全生产、未来应用。

1. 引言1.1 高位定向长钻孔在工作面瓦斯治理中的应用高位定向长钻孔在工作面瓦斯治理中的应用是指利用高位定向长钻孔技术来处理煤矿工作面产生的瓦斯，达到降低瓦斯浓度，提高矿井安全的目的。

随着煤矿采矿深度的增加以及煤层变薄等因素的影响，煤矿瓦斯爆炸事故的风险也不断增加，因此瓦斯治理成为煤矿安全生产的重要环节。

通过高位定向长钻孔技术，可以在矿井工作面上方远距离垂直钻孔，将瓦斯引导至地面，通过瓦斯抽放系统处理，从而达到控制瓦斯浓度的目的。

这种技术不仅可以保障矿工的安全，还可以提高煤矿的生产效率，减少瓦斯爆炸事故的发生。

高位定向长钻孔在工作面瓦斯治理中扮演着重要的角色，为矿井安全生产提供了有效的技术支持。

通过对该技术的推广和应用，可以有效减少煤矿瓦斯事故的发生，为煤矿安全生产和煤炭资源的高效开发提供有力保障。

2. 正文2.1 高位定向长钻孔技术原理高位定向长钻孔技术原理是指在煤矿工作面进行瓦斯治理时，通过钻孔机器在地表上对目标区域进行远距离钻孔，达到煤层底部进行瓦斯抽放或者注入气体的目的。

这项技术的原理主要包括以下几个方面：是通过钻孔机器的高度和定向控制技术，将钻孔的方向精确控制在目标区域。

收稿日期:2023-01-08作者简介:李　忠(1986-),男,山西阳泉人,工程师,从事瓦斯治理工作。

doi:10.3969/j.issn.1005-2798.2023.08.014定向长钻孔水力冲孔强化瓦斯抽采掩护巷道掘进试验研究李　忠袁郝秀明(阳泉煤业集团兴峪煤业有限责任公司,山西阳泉　045000)摘　要:瓦斯灾害是制约矿井安全生产和经济效益的重大灾害之一。

为了解决兴峪煤业15502回风巷掘进施工时存在的煤层透气性低、瓦斯含量和压力大的问题,结合定向钻进和水力冲孔的技术优势,提出了千米钻机施工定向长钻孔水力冲孔工艺强化掘进工作面掘前瓦斯预抽。

现场试验表明,定向钻孔最大施工深度321m,单孔最大出煤量180m 3,各钻孔平均每米出煤量在0.45~0.6m 3;抽采期间单孔最大瓦斯抽采浓度55.6%,最大抽采纯量0.2m 3/min,累计抽放瓦斯37355m 3,平均瓦斯含量降为5.973m 3/t,平均瓦斯压力降为0.238MPa,瓦斯抽采效果明显,消除了煤层瓦斯突出危险性,预抽结束后回风巷掘进速度平均达到7m /d,该技术能为煤巷高效掘进提供安全保障。

关键词:定向长钻孔;水力冲孔;瓦斯抽采;高瓦斯矿井中图分类号:TD712.6 文献标识码:A 文章编号:1005-2798(2023)08-0048-04 随着现代化矿井生产技术及生产能力日益提高,矿井开采深度不断加深,煤层透气性进一步降低,瓦斯对矿井安全生产的威胁更加严重[1]。

为了实现煤层瓦斯高效治理,非常有必要开发低渗煤层瓦斯强化抽采技术。

千米定向长钻孔技术具有钻孔深和可定向的优点,能有效解决传统钻孔方法存在的效率低、钻孔轨迹无法追寻的问题[2-3]。

水力冲孔是一种利用高压水冲击煤体,使煤体发生破碎运移,形成较大直径孔洞,实现孔洞周围煤体卸压增透,促进瓦斯快速解吸的强化瓦斯抽采技术,特别是针对松软低透性煤层效果十分明显[4-5]。

众多学者对这两种方法进行了相关研究,侯国培等[6]基于“O 形圈”理论,通过对不同布孔高度定向长钻孔的瓦斯抽采数据分析得出了布置定向钻孔的最佳高度;豆旭谦等[7]应用了定向钻进技术来解决巷道掘进探放水钻孔施工的问题,保证了巷道掘进的安全;郝富昌等[8]利用自主研制的应力监测系统,对水力冲孔钻孔周围煤体地应力场和瓦斯场分布规律进行了研究;王恩元等[9]通过分析水力冲孔周围煤体的受力特征,建立了水力冲孔周围煤体塑性模型,分析了水力冲孔工艺的卸压增透效果和孔径变化规律。

煤层瓦斯强化抽采水力增透技术综述煤层瓦斯强化抽采水力增透技术是目前煤层瓦斯开采中的一种新型技术，其原理基于水力压裂技术，通过加压水流对煤层进行压裂，防止煤层能力随着开采而下降，同时将瓦斯通过水流强制排出，达到增加煤层透气性和瓦斯抽采效率的目的。

该技术已经在国内外得到广泛应用，本文将针对该技术做一综述。

一、技术原理煤层瓦斯强化抽采水力增透技术的原理是在注水的情况下采用高压水射流对煤层进行压裂，形成裂缝并将瓦斯驱出。

整个过程中，注水在起到增加破裂压力的同时，也扮演着传递压力、稳定煤层和降低压裂松弛性的重要角色。

在压裂结束后，裂缝中的水可以自然回流，在回流过程中，如果有瓦斯蓄积，就可以通过水流强制排出，达到增透和气抽的效果。

二、技术特点1. 大幅提升煤层透气性和瓦斯抽采效率。

2. 有效避免煤层能力随着开采而下降的问题。

3. 技术过程简便，设备安装方便，投资成本低。

4. 适用于长煤层、坡降大、瓦斯涌出量大的煤层区域。

5. 对地质条件要求不高，能适应不同的地质条件。

6. 技术对环境影响小，不会对地下水和生态环境造成污染。

三、技术应用1. 在煤层气加压蓄能运输中，强化瓦斯抽放，提高瓦斯回收率。

2. 可在低渗透性煤层中进行开采前预处理。

3. 在瓦斯田开采中，通过增透压力提高煤层透气性和开采效率。

4. 可用于煤层气矿长泵吸采气管道的加压。

四、技术亮点煤层瓦斯强化抽采水力增透技术在煤层瓦斯开采中具有以下亮点：1. 使用压裂技术增加煤层透气性，与传统的压裂技术相比，它的优点在于技术更简单、安装方便、成本更低、效果更好。

2. 整个过程中采用注水来达到稳固煤层的目的，避免了高压气体带来的潜在危险。

3. 它能够适应不同的地质条件，但其应用前还是需要对地质情况进行一定的分析和判断。

4. 该技术在煤层气加压蓄能运输和煤层气抽放中的应用效果显著，能够有效提高煤层瓦斯资源的回收，并减少了对环境的影响。

五、技术前景煤层瓦斯强化抽采水力增透技术是一种有效提高煤层瓦斯抽采率和安全性的创新技术，它有着广阔的应用前景。

煤矿瓦斯抽采技术应用分析摘要：目前，我国已经进人深部开采时代，煤层中的瓦斯含量逐渐增加，这导致瓦斯引起灾害的可能性也大大增加。

为了保证开采的安全性，必须对煤层中的瓦斯进行治理，一种重要的手段是对煤层中的瓦斯进行预抽。

由于我国煤层大多经历了地质构造的作用，煤层透气性较差，直接抽采煤层中的瓦斯存在着很大的困难，为此，需要应用一些强化瓦斯抽采的技术措施。

基于此，文章对煤矿瓦斯抽采技术的应用进行了研究，以供参考。

关键词：煤矿开采；瓦斯抽采；技术措施1瓦斯抽采技术面临的难点分析地面钻井抽采煤层瓦斯的效果比较差，已经很少采用。

目前，中国大多数矿井采用的是井下钻孔抽采煤层中瓦斯的方法。

但是由于我国煤层透气性较差，采用普通的钻孔来进行瓦斯抽采，存在抽采时间长、抽采效果差的不足。

因此为了强化瓦斯抽采，需要采用一些其他技术。

在当前的煤矿瓦斯抽采工作中，主要面临以下方面难点：（1）顺煤层抽瓦斯钻孔施工深度难以满足高效区域抽采的要求。

顺煤层抽瓦斯钻孔施工深度难以满足高效区域抽采的要求，使得大量采用抽瓦斯专用岩巷，工程成本高、施工时间长、产生大量废渣。

（2）缺乏长钻孔轨迹测定技术井下钻孔施工存在风险。

缺乏长钻孔轨迹测定技术，使得抽瓦斯难均匀、易留事故隐患；井下钻孔施工存在风险，远程（或地面）操控成为趋势和难点。

（3）井下抽采的瓦斯浓度低及煤层透气性低。

井下抽采的瓦斯浓度低，不利于安全抽采与输运，也给资源利用带来困难；煤层透气性低，抽瓦斯效果较差，提高透气性和抽采效果是难题；用地面井抽采采动影响区瓦斯效果好，但易受采动破坏，提高其高效服务寿命是难题。

2煤矿瓦斯抽采技术的应用研究2.1做好瓦斯监测工作煤矿瓦斯监测是进行瓦斯防治的基础，其有效性对于煤矿安全有着重要影响。

在进行瓦斯监测时，需做好以下几方面工作：（1）要检查一些关键位置处瓦斯探头的完好性。

瓦斯探头是监测瓦斯的重要设备，其主要功能是测量空气中的瓦斯浓度，但由于煤矿井下恶劣的生产环境，瓦斯探头很容易损坏。

基于水力压裂与瓦斯抽采结合的瓦斯综合防治技术研究【摘要】本文在分析目前煤矿瓦斯治理存在问题的基础上，提出了利用井下水力压裂技术和地面采动井抽采与常规的井下瓦斯抽采技术相结合的综合瓦斯治理措施，分别阐述了煤矿井下水力压裂和地面采动井的原理和应用情况，实践表明：煤矿井下定向压裂增透消突成套技术可有效提高瓦斯抽采率，降低煤与瓦斯突出危险性，改善井下作业环境；地面采动井可“一井三用”，对抽放采动区域瓦斯效果较好。

【关键词】煤矿；瓦斯；水力压裂；采动井引言我国是世界第一大产煤国，煤炭在我国一次能源消费中约占70%左右，因而煤炭行业是关系我国国家经济命脉的重要基础产业。

然而，煤炭行业又是我国安全生产形势最为严峻的行业之一，预防和控制煤矿重特大事故的发生，促进煤矿安全生产形势的根本好转已成为国家和政府层面上急需解决的重大问题，也是我国安全生产工作的核心任务。

在所有煤矿灾害事故中，尤以瓦斯事故为重，其中主要以煤与瓦斯突出以及由瓦斯超限而造成的瓦斯爆炸为最主要的表现形式。

1、瓦斯灾害防治技术评析1．1瓦斯治理存在的问题及解决思路我国煤储层构造复杂，且煤层多强烈变形[2]，多数煤田煤体构造破碎严重，ⅲ、ⅳ类煤所占比例较重，煤质松软、坚固性系数偏小，煤层透气性低，渗透率一般在（0．001～0．1）×10－3μm范围内，瓦斯抽采效果不佳，造成瓦斯治理困难。

而且随着采掘活动向纵深延伸，煤层瓦斯赋存以“三高一低”（高应力、高瓦斯压力、高瓦斯含量及低渗透性）为主要特征，常规的瓦斯抽采技术难以发挥作用，抽采率低下，抽采效果不明显，瓦斯事故仍时有发生，因此，采用强制增透的瓦斯治理和井上下联合抽采的综合治理措施势在必行。

1．2井下水力压裂技术煤矿水力压裂技术分地面和井下2种，因地面水力压裂因不够灵活方便、成本高、压裂效果不明显而没有推广开来。

目前井下水力压裂应用效果较好，主要以河南省煤层气开发利用有限公司自主研发的“煤矿井下定向压裂增透消突成套技术”为主流，该技术可在井下充分利用现有的开拓工程，针对不同煤层瓦斯地质条件编制不同的压裂方案，实施不同的压裂工艺，真正做到“一面一策”、“一孔一策”。

矿井瓦斯治理中定向钻孔技术的应用摘要：随着我国社会的迅速发展，矿产资源需求越来越多，矿井建设也不断增加。

瓦斯作为煤的伴生物，会随着煤矿的开采不断向回采空间涌出，过高的瓦斯浓度不利于井下呼吸，且存在爆炸风险，需要合理对井下瓦斯进行控制。

目前常用的瓦斯治理技术有埋管法、高抽巷法、尾巷法等方面，不过受到成本、效率、管理等方面因素影响，整体的瓦斯治理价值不高。

结合新时代下钻探技术的不断发展，在水害防治、瓦斯治理和构造探测中，定向钻孔技术得到的广泛应用，且有着良好的反馈效果。

因此，有必要结合案例，进行定向钻孔技术的应用讨论。

关键词：矿井瓦斯治理；定向钻孔；技术应用引言自20世纪50年代开始，定向钻进技术开始应用于瓦斯抽放钻孔的施工，能够施工大深度的煤层水平钻孔。

随着科技进步及装备水平的提升，定向钻进技术得到突飞猛进的发展。

相比其他钻进技术，定向钻进可精确控制钻孔轨迹沿设计方向钻进，且钻进深度和施工效率均优势明显，在井下地质勘探、注浆指导和瓦斯抽放等领域内得到广泛应用，成为各大矿区开展地质工作不可或缺的技术手段。

1定向钻探技术原理及应用优势1.1定向钻探技术原理定向钻探技术在具体应用时，主要就是通过对钻用千米钻机进行应用，从而完开展钻探防水钻孔作业，开展钻孔施工中，施工人员对随钻探测量系统进行应用，能够实现对钻孔作业中，钻孔轨迹、钻孔方角位等各项内容进行全面测量，做好相应调整工作，保证钻孔能够严格依据指定方向施工，达到积水区域，能够一次实现对积水的精准排放。

1.2定向钻探技术在应用时的优势通过对定向钻探技术进行应用，能够实现对采掘作业面周围可能存在的水体情况进行全面探查，精准掌握周围情况。

从当前定向钻探技术的实际应用情况来看，将该项技术应用到老空水、顶板水、底板承压水等各个方面的探查都取得了不错效果。

定向钻探钻孔后，利用钻孔，能够应用加固改造、封堵水源等措施进行处理，与传统钻探技术相比，优势显著，主要体现在探测距离长、钻孔总体长度短、精度高、施工现场布置设备数量少等多个方面。

定向长钻孔在瓦斯治理中的应用随着我国煤矿开采深度的不断增加，瓦斯治理成为了煤矿安全生产中的一项重要工作。

而定向长钻孔技术的应用，则为瓦斯治理提供了一种高效、安全的解决方案。

本文将就定向长钻孔在瓦斯治理中的应用进行探讨，以期为相关工作提供参考。

一、定向长钻孔技术的原理及优势定向长钻孔技术是一种利用钻孔设备在岩土中打出一定深度和一定角度的钻孔，并通过这些钻孔管道输送瓦斯或进行其他相关作业的工程技术。

其主要原理是利用定向钻孔工具，通过控制钻孔方向、角度和深度，实现对瓦斯治理和其他工程作业的精确控制。

相比传统的直孔钻探技术，定向长钻孔技术具有以下优势：1. 精确控制：定向长钻孔技术可以精确控制钻孔的方向、角度和深度，实现对煤层瓦斯的有效治理和排放。

通过合理的设计和施工，可以最大限度地提高瓦斯的收集和利用率。

2. 减少安全风险：利用定向长钻孔技术进行瓦斯治理，可以减少对煤矿工人的安全风险。

相比传统的手工开采和瓦斯抽放方式，定向长钻孔技术能够实现自动化作业，减少人为干预，降低矿工作业风险。

3. 提高工作效率：定向长钻孔技术可以实现对煤矿瓦斯的快速、大规模地治理和排放，提高了煤矿生产的效率。

通过合理的设计和规划，可以在短时间内完成大量的瓦斯治理工作，保障煤矿生产的顺利进行。

以上优势表明，定向长钻孔技术在瓦斯治理中具有重要的应用前景和市场需求。

下面将通过实际案例，探讨定向长钻孔技术在煤矿瓦斯治理中的具体应用。

1. 案例一：某煤矿采用定向长钻孔技术进行瓦斯抽放某煤矿位于山西省，是一座规模较大的煤矿，矿井深度超过800米。

由于煤层厚度较大，瓦斯含量较高，煤矿生产过程中瓦斯治理成为了一项紧迫的工作。

为解决瓦斯治理难题，煤矿采用了定向长钻孔技术进行瓦斯抽放。

在该煤矿的瓦斯治理工程中，采用了先进的定向长钻孔设备，通过分析煤层结构和瓦斯赋存特征，确定了瓦斯抽放的位置和布局。

然后，利用定向长钻孔技术进行钻孔作业，按照设计要求，打出了一系列深度和角度各异的瓦斯抽放孔道。

煤矿井下水力压裂切顶卸压护巷技术应用研究摘要:煤矿高瓦斯工作面一般采用多巷布置,部分回采巷道除供本工作面使用外,还需为下一个工作面服务,某煤矿209 工作面护巷煤柱在工作面回采动压影响下围岩变形严重问题,采取了超前工作面进行水力压裂切顶卸压来减小煤柱所受采空侧覆岩载荷。

针对该工作面工程地质条件,对水力压裂钻孔施工相关参数进行了确定并进行了工业性试验,应用效果表明,压裂后巷道顶底板及两帮围岩变形量降低,巷道围岩变形处于可控范围,实现工作面安全高效回采。

关键词:水力压裂;切顶卸压;施工随着开采深度和煤层厚度的增加,留巷压力增大,留巷底鼓和帮部变形严重,巷道维护量增大,在下一工作面使用前,需对巷道进行修复。

同时由于巷道顶板坚硬岩层存在,沿空巷道悬顶宽度增大,顶板断裂不理想,悬顶的存在使沿空巷道压力增加。

因此需采用切顶卸压技术措施降低巷道悬顶宽度,降低留巷压力。

现有切顶卸压技术主要有爆破切顶卸压、顶板钻孔放顶、端头强制切顶等。

但爆破切顶方法仍存在工程量和炸药量大、成本高、污染井下空气等不足,在高瓦斯矿井或煤层中应用时,需采取控制瓦斯或煤层爆炸的措施。

为解决问题,提出了采用水力压裂切顶卸压技术,解决工作面悬顶问题。

一、慨况某煤矿生产矿井209 工作面为矿井主采面,209 工作面回采期间超前采动影响不大,超前支护段几乎没有明显变形。

209 工作面回采进入到 100 采空区影响范围后,2092巷超前影响段变形明显,超前 180m 左右即有底板硬化层开裂,出现底鼓,超前 60m 范围内巷道变形严重,底板鼓起,两帮移近,顶板出现破碎网包,变形最严重处巷宽由 4.8m 缩至 3.5m,巷高由 3.6m 减至2.3m,起底量和超前维护量巨大。

如图。

在工作面回采动压影响下,工作面两侧所留设的区段煤柱内部应力会随着工作面推进距离的变化而发生变化。

当距离工作面相对较远时,煤柱未受回采动压影响而处于原岩应力状态;当煤柱与工作面距离较近时,在工作面超前支承压力影响下,煤柱内部应力急剧增加,处于应力增高区;当煤柱距离工作面后方较远后,煤柱内部应力逐渐减小,恢复到原岩应力状态并趋于稳定。

水力压裂技术在煤矿瓦斯治理中的应用分析发布时间：2021-03-10T08:25:46.579Z 来源：《防护工程》2020年31期作者：胡昕[导读] 作为煤的伴生矿产资源的瓦斯是一种清洁高效能源，但也是影响我国煤矿安全的主要因素。

平煤神马建工集团有限公司河南省平顶山市 467000摘要：随着矿井采掘深度的增加，区域瓦斯治理面临着抽采衰减快、煤层透气性低的问题，严重制约着矿井安全高效生产。

井下水力压裂是加大、保持瓦斯抽放力度的一项重要工艺技术。

它是利用液体传导压力的性能，在煤矿井下利用高压泵组，在孔底聚起高压，在地层产生裂缝，改变煤体中流动方式，降低渗流阻力，起到增透作用的过程。

水力压裂技术施工安全、绿色环保、过程可控、效果显著、应用范围广, 作为一种取代传统工艺治理顶板灾害的手段, 具有广阔的应用前景。

关键词：煤矿瓦斯治理；水力压裂技术；应用分析引言：作为煤的伴生矿产资源的瓦斯是一种清洁高效能源，但也是影响我国煤矿安全的主要因素。

煤层瓦斯预抽不仅有利于充分利用瓦斯资源，更有利于防治瓦斯灾害。

然而，由于开采深度的增加以及煤层渗透率的降低，使得瓦斯抽采难度增大而且效率显著降低。

采用水力压裂切顶技术后,解决了临空动压影响带来的回采工作面超前段巷道变形量大的难题,巷道的底鼓量、顶板底板和两帮移近量大幅降低,节约了支护成本,优化了采掘衔接。

1水力压裂技术分析水力压裂技术主要包括顶板岩层特性测试、压裂钻孔参数确定、钻孔及压裂、实施效果监测等内容。

该技术的核心是通过对顶板岩层结构的定性分析,确定造成顶板灾害的岩层层位,对关键层位或以下岩层进行分段定向压裂,破坏岩层的完整性和整体性,实现回采过程中顶板的及时、安全垮落,释放积存的顶板能量,解决工作面大面积悬顶和应力集中问题,从而从根本上消除顶板灾害。

神东水力压裂技术分为常规浅孔(一般不超过150m)水力压裂和定向深孔(一般大于400m)水力压裂两类[1]。

1.1定向深孔水力压裂技术定向深孔水力压裂指的是使用千米定向钻机施工压裂孔,钻孔深度一般大于400m,通过“双封单卡”多点拖动等分段压裂方式,对目标层位进行精准压裂,适用于弱化工作面中部岩层、集中煤柱下方顶板及厚层状硬岩[2]。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索
煤层气是一种重要的清洁能源资源，但是它的开采还面临着一些挑战，例如煤层非均
质性、瓦斯抽采困难等。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术可以有效解决这些
问题，提高煤层气开采效率和安全性。

定向钻机是一种专门用于斜井或水平井钻井的设备，它具有钻井速度快、钻井路径可
控等优点。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔，可以实现以下技术应用探索：
1. 预抽长钻孔技术：在煤层开采过程中，瓦斯是一大隐患，容易引发矿井事故。

通
过预抽长钻孔技术，可以将瓦斯提前抽采，减少矿井瓦斯浓度，降低煤矿事故风险。

利用
定向钻机施工的预抽长钻孔技术，可以针对煤层的特点设计合适的抽采路径，提高瓦斯抽
采效率。

2. 定向钻井技术：传统的钻孔方式往往是直钻，无法充分利用煤层气资源。

利用定
向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔，可以灵活选择钻井路径，将钻孔延伸至煤层的有效区域。

通过合理设计和控制钻井路径，可以提高煤层气开采效率。

3. 钻孔导向技术：煤层非均质性是开采的难点之一，传统直钻无法准确钻遍整个煤层，导致漏采现象。

利用定向钻机的导向技术，可以控制钻孔的方向和角度，实现钻遍整
个煤层。

通过导向钻井技术，可以减少漏采现象，提高煤层气开采的均质性。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术可以有效解决煤层气开采中的一些问题，提高煤层气开采效率和安全性。

在未来的研究和应用中，需要进一步探索和优化这项技术
的操作方法和参数设计，以便更好地应用于实际煤层气开采工程中。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索随着国家煤炭行业的不断发展，煤炭资源的逐渐减少以及采煤难度的不断加大，为了有效解决煤炭资源的开采问题，顺煤层定向预抽长钻孔技术应运而生。

利用定向钻机施工此类技术，不仅可以达到高效、精确的抽采效果，还可以减少井下人员作业的难度和安全风险，同时也可以最大程度保护环境，减轻对地下水资源产生的影响。

一、顺煤层定向预抽长钻孔技术的原理顺煤层定向预抽长钻孔技术是指利用钻孔机在顺煤层中开孔，通过桥架导向器实现孔位的定位及孔向精度的控制，进而进行地下水的抽采工作。

该技术的主要原理是在煤层煤帮与地层之间开设长穿越孔，使用钻孔机或者重型定向钻机进行施工，使得孔的方向和倾角能够非常精确地控制。

在这个过程中，通过理论计算和现场实测，确定孔的倾向和倾角，进行长穿越，达到目的地之后开始进行水的抽采作业。

同时，为了尽可能减少对采掘煤层的干扰，且防止采空区向下隆起，孔壁周围的围岩也要进行加固。

在孔壁围岩上进行装修圈并设置抽采设施，通过管道对地下水进行连续抽取或暂时抽排。

此类技术的施工需要考虑到地质情况、水文地质特征等诸多因素，以确定钻孔的深度、钻孔倾角、开孔数和位置等，进一步优化布局，并选定最佳方案进行顺煤层定向预抽长钻孔工作。

随着我国采煤难度的不断加大，已有许多煤矿开始采用顺煤层定向预抽长钻孔技术，作为采煤时风水灾害的一种有效治理措施。

下面，我们以河南府城煤矿为例，从实际应用情况出发，探索此类技术在工程实践中的应用。

府城煤矿采用的顺煤层定向预抽长钻孔技术是目前国内应用最为广泛的一种。

这种技术通过利用钻探机在顺煤层中开设孔道，再通过管道对顺煤层、低位煤层的水进行抽排实现地下水彻底消除。

在孔道井距的选择上，一般以100～120米的距离设置一组接应孔，孔道安装在顺煤层内，孔深探至低位煤层上部或气隙带，保证顶板不变形，防止顶板坍塌。

顺煤层定向预抽长钻孔技术在府城煤矿的应用主要是为了实现提高开采效率和水文地质治理能力的目的。

长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术发布时间：2022-09-15T04:38:09.239Z 来源：《福光技术》2022年19期作者：任凯鹏[导读] 随着我国煤矿开采行业的迅速发展，对煤炭资源的需求越来越大。

陕西陕煤黄陵矿业有限公司一号煤矿陕西延安 727307摘要：随着我国煤矿开采行业的迅速发展，对煤炭资源的需求越来越大。

在急速发展的过程中也就导致了我国现阶段的矿井开采难免会存在一些或大或小的问题。

例如开采过度导致的矿井深度加深，从而引发的地应力提高、瓦斯积聚、煤层透气性不高等问题。

这些问题发展到一定程度均会引发瓦斯积聚、煤层内瓦斯压力过大等问题，这些问题又极容易引发矿井的瓦斯事故。

因此，采用长距离定向钻孔技术进行大区域瓦斯治理是十分重要的。

关键词：长距离；定向钻孔；大区域；瓦斯治理技术；应用案例1 长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术的优点1.1 提供较为准确的矿井地质资料长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术，在定向钻孔的过程中可通过相应的技术对矿井的各方面地质条件进行勘测，并为矿井后续的矿产开采工作提供较为准确的矿井地质资料。

1.2 钻井施工范围较广传统的瓦斯抽取技术在进行施工时，通常要考虑到多方面的环境因素，通常只有在形成了相应的底部岩层集中巷道后才能进行施工，而采用长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术，只需要根据现有的巷道通过钻机的相关技术就可以准确的从对应区域进行瓦斯的抽取工作。

1.3 单孔成形距离较长对于传统的瓦斯治理技术而言，贯入层的钻进深度一般为 70~120m，而长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术的钻进深度最小可达到600m，最深可达到 1023m，其深度大约为钻穿层的 9 倍。

1.4 钻孔覆盖范围大穿越层钻孔施工中受岩石集中巷道及设备的限制，泵送区存在 50m 盲区。

定向钻可以利用其钻孔技术实现全区覆盖，消除抽采盲区，水平分支孔还可以改善煤层的透气性，提高抽采效果。

1.5 钻孔中煤孔所占比例较高要想提高瓦斯抽采工作效率，最主要工作就是提高钻孔中煤孔所占的比例，在传统的瓦斯抽取技术中，煤孔所占比例一般为 35%左右，而在长距离定向钻孔大区域瓦斯治理技术中，煤孔所占的比列可达到 81.5%，约为传统瓦斯抽取技术的两倍多。

1 矿井概况贺西矿位于山西吕梁柳林县城东南15km的陈家湾乡，井田面积18.9km 2，设计能力300万t/a，主要开采3、4、8号煤层，水文类型划分为中等，矿井绝对瓦斯涌出量70.16m 3/min，相对瓦斯涌出量12.99m 3/t，经鉴定为煤与瓦斯突出矿井。

3413工作面为三采区，预计该面回采期间面临的问题有：煤层硬度大裂隙不发育，顶煤不易冒落；煤层上方为粗砂岩，性质较坚硬回采期间难垮落，且该岩层赋存的瓦斯占采面瓦斯涌出量的55%；顶煤顶板大面积来压时容易将采空区瓦斯涌入工作面导致瓦斯超限问题。

放顶煤开采时存在厚硬顶板时，因厚硬顶板形成支撑梁结构，在回采过程中难垮落或垮落不及时，容易导致冲击危害，还降低了对顶煤的下压作用。

为保证3413工作面的顺利回采，该面采用顶板定向长钻分段水力预裂协同浅孔预裂多维卸压防冲技术方案对顶板岩层进行预裂卸压，对煤层顶板岩层压力控制和瓦斯抽采极为有利[1]。

2 顶板水力压裂卸压作用 井下进行大面积回采以后，采空区上方岩层重量将向周围支承区转移，在采空区四周形成支承压力带，在工作面前方形成移动性支承压力，在工作面倾斜上下方及工作面后方形成残余支承压力如图1所示。

图1 采空区周围应力重分布在采动影响下，沿回采工作面推进方向，回采空间两侧煤柱的应力随着与工作面的距离和时间不同而发生变化。

远离工作面的前方是未受采动影响的原始应力区；在工作面附近为受采动影响的应力增高区；远离工作面的后方，采动影响趋向稳定。

因此，受支承压力的影响，护巷煤柱载荷急剧增长，外巷巷道的变形开始变大，巷道片帮、底鼓现象突出。

受回采影响，采区巷道、煤柱和实体煤上方往往赋存着较大的支承压力，这些压力是巷道和工作面产生动压现象的诱因。

水力压裂可削弱岩层的整体性和稳定性，并定向切割顶板岩层，通过人为的方法削弱煤岩体承载的高应力，使巷道或工作面处于低应力区域。

通过水力压裂及时切顶及弱化顶板围岩卸压，减小工作面两侧孤形三角板的悬臂长度，切断采动应力向进风巷方向的传递，尽量使采空区顶板及时并且充分垮落，限制顶板覆岩大结构回转下沉，断开或转移工作面大结构回转变形对巷道的影响，减小对煤柱的动压影响，削弱应力集中达到应力控制的目的[2]。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索
一、顺煤层定向预抽长钻孔技术介绍
顺煤层定向预抽长钻孔技术是一种将长钻孔顺煤层进行预抽，减少瓦斯压力，提高瓦
斯抽放效果的技术。

该技术通过定向钻机施工，将长钻孔顺煤层预抽瓦斯，达到减轻煤层
瓦斯压力的目的，有效防止煤与瓦斯突出事故的发生。

二、定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术的优势
1. 高效节能：使用定向钻机施工，可以准确控制钻孔的方向和长度，提高瓦斯抽放
效率，减少能源浪费。

2. 安全可靠：定向钻机施工可以减少人工操作，减少人员伤亡风险，确保施工安全
可靠。

3. 环保节能：定向钻机施工可以减少对地表的破坏，降低环境污染，符合绿色环保
发展理念。

三、定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索
1. 技术研究与改进：利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术，需要进行技术
研究和改进，提高定向钻机的精度和效率，确保长钻孔的施工质量和瓦斯抽放效果。

2. 施工现场实践：在煤矿开采现场进行定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术的
应用实践，对施工过程中的问题和难点进行总结和实践经验积累，为技术应用提供可靠的
实践支持。

3. 安全生产管理：加强对定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术的安全生产管理，建立健全的安全管理制度，加强施工人员的安全培训和技能提升，确保施工安全可靠。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术的应用探索，旨在提高煤矿瓦斯抽放效率、减轻瓦斯压力、降低煤与瓦斯突出事故的发生，推动煤矿安全生产和环保可持续发展。

我们期待着在不久的将来，定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术能够得到更广泛的应用，并取得更为显著的经济和社会效益。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索摘要：根据重庆煤科分院煤与瓦斯突出危险性鉴定报告，青龙煤矿为煤与瓦斯突出矿井，一采区下部M16煤为突出煤层。

根据瓦斯地质图，该片区M16煤最大瓦斯含量为13.94m3/t。

按照采掘接续安排，青龙煤矿21601工作面为一采区下部东北翼首采工作面，轨顺为沿空掘巷，运顺为实体煤掘进。

21601运顺侧下方未施工底抽巷，掘进期间采用定向顺层长钻孔预抽煤巷条带煤层瓦斯区域防突措施。

关键词：煤与瓦斯突出矿井；瓦斯；定向顺层长钻孔DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2019.13.0860 引言21601工作面所采煤层为二叠系上统龙潭组16煤，厚度0.6～3.2m，平均厚2.6m，煤层稳定，结构相对复杂，亮～半亮型，条带状结构，粉粒状～块状构造。

21601工作面运顺走向长1151.78m，该区域M16煤埋深为160-280m，该工作面煤岩层总体趋势呈现西南高东北低，為一单斜构造，沿45°方向约0～6°前倾。

经中国矿业大学安全生产检测检验中心测定煤层坚固性系数为f=0.75。

1 定向钻机介绍目前，煤矿井下进行定向钻进时，主要是利用带弯角螺杆马达配合随钻测量系统实现长距离进行定向钻进。

2 钻孔设计方案在21601运顺设计4个定向钻孔，利用水动力介质施工，钻孔终孔间距10m（抽采半径5m），孔径96mm，钻孔设计长度200m，控制巷道掘进前方200m及两帮各15m范围。

全孔下DN50PE管，孔口以里15m采用水泥浆封孔，封孔段孔径127mm。

3 钻孔竣工情况4 抽采达标及效果检验预抽钻孔从2017年12月20日抽采至2018年3月22日，累计抽采时间93天，抽采纯瓦斯量29万m3，计算该区域残余瓦斯含量为5.92m3/t。

对该区域分两段进行效果检验，实测最大残余瓦斯含量分别为5.92m3/t和6.87m3/t，分别批掘100m和85m。

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索随着煤矿开采向深部逐渐发展，传统的煤层采空区控制方法已经无法满足对矿井安全和高效开采的要求。

研究人员开始尝试使用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术，以解决煤矿深部采空区对安全生产的威胁。

顺煤层定向预抽长钻孔技术是利用定向钻机从矿井风井等靠近采空区的位置，向采空区倾斜钻探一定长度的长钻孔，以实现煤层采空区的控制和预抽。

这项技术可以实现远距离、近距离和大角度的钻探，适用于不同类型的煤层采空区。

顺煤层定向预抽长钻孔技术的应用主要有以下几个方面：1. 煤层采空区控制：采空区是矿井安全生产中的一大难题，顺煤层定向预抽长钻孔技术可以实现对煤层采空区的有效控制。

通过长钻孔与采空区之间的连通，将采空区内的瓦斯和煤尘转移到安全区域，减少煤矿灾害的发生。

2. 预排瓦斯：顺煤层定向预抽长钻孔技术可以实现瓦斯的预排，减少矿井瓦斯积聚的风险。

通过长钻孔将瓦斯从采空区排出，提高采煤工作面的安全性。

3. 降低回采压力：采煤过程中，采煤工作面周围的岩层会发生一定程度的变形和切割，导致回采压力增大。

通过顺煤层定向预抽长钻孔技术，可以减少回采压力，保证矿井的稳定性和安全性。

4. 提高采煤效率：传统的煤层采空区控制方法需要耗费大量的人力和物力，而顺煤层定向预抽长钻孔技术可以在一定程度上减少工作量，并提高开采效率。

采用定向钻机施工的长钻孔可以快速获取煤层信息，为采煤工作面的合理设计提供可靠的数据。

顺煤层定向预抽长钻孔技术的应用也存在一些问题和挑战：1. 钻孔技术难度大：由于煤层采空区多为高应力和变形严重的区域，采用定向钻机施工的长钻孔技术需要克服困难的钻孔条件和复杂的地质结构，技术要求较高。

2. 设备和材料成本高：顺煤层定向预抽长钻孔技术需要使用特殊的定向钻机和材料，成本较高。

设备维护和管理也是一个需要考虑的问题。

3. 工艺参数选择困难：顺煤层定向预抽长钻孔技术需要选择合适的工艺参数，包括钻孔长度、倾角和方向等。

定向钻机在煤矿瓦斯治理中的应用摘要：今天，煤炭行业面临的安全形势也越来越严峻。

根据2007年至2016年全国煤矿事故统计，统计表明，瓦斯是煤矿事故最多的原因。

为防止煤与瓦斯突出事故，严格瓦斯治理是根本措施。

瓦斯治理如今应坚持的原则是，区域突发事件应对措施是对地方突发事件应对措施的补充。

其中，区域防突措施包括开采保护层和预浸煤层两类瓦斯，预浸煤层瓦斯可分为穿越地层的井下钻孔、穿越地层的预浸煤层钻孔等。

关键词：定向钻机；瓦斯治理；抽采效率引言煤矿瓦斯灾害是煤矿的主要灾害，我国煤矿重大事故约有70%与瓦斯事故有关。

综采工作面瓦斯防治技术是国内外煤矿科研人员和现场工作人员一直研究的一项技术课题，在科研和实际工作中也取得了大量的技术成果，随着安全技术投入的不断增加和科技队伍的扩大，随着瓦斯防治技术在煤矿生产实践中的充分应用，现在煤矿瓦斯事故明显降低、1定向钻机主要技术原理及特点定向钻机成套装备主要由定向钻机、孔底螺杆马达、高强度钻杆、随钻轨迹测量系统等构成。

随钻轨迹测量系统能够实现钻进过程中随时测量钻孔倾角、工具面向角、方位角等主要参数，实现钻孔轨迹的随钻动态显示，方便钻孔施工人员随时掌握钻孔施工情况，并根据穿岩穿煤情况及时驱动孔底螺杆马达调整工具面方向和钻孔工艺参数，确保钻孔尽可能地按照设计轨迹延伸，并根据煤层瓦斯赋存，对钻孔进行多分支孔施工，具有钻进成孔率高、钻孔用途广、树状集中抽采等特点。

2现有瓦斯抽采技术在煤矿开采中的应用（1）采空区瓦斯抽采技术。

采空区瓦斯来源于采空区煤瓦斯以及邻近层和围岩层涌出的瓦斯，由于各层瓦斯聚集在一起，在地质结构中形成了二次瓦斯源，因此，在进行瓦斯抽采时应当进行独立抽采，目前，在独立抽采过程中选用的技术主要有：巷道抽采、密闭抽采、地面钻孔抽采等。

（2）邻近层瓦斯抽采技术。

邻近层瓦斯抽采方法的机理源自于邻近层外开采卸压，当煤层开采程度不断加深，此时为了防止邻近层内瓦斯气体含量过高对地质层的压力过大，会发生瓦斯泄漏事故，应当对瓦斯气体进行抽取，这样不但能够及时进行卸压，还能收集瓦斯气体。