千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用

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。

1.为夯实瓦斯抽采管理基础，规范瓦斯抽采管理，促进瓦斯抽采钻孔施工质量、瓦斯管理水平和瓦斯抽采效能提升，通过开展瓦斯管理“三化一工程”(抽采标准化、打钻视频化、计量精准化、一个钻孔就是一项工程)工作，为瓦斯利用创造条件，实施瓦斯发电，形成“以用促抽，以抽促用”良性循环。

根据相关法规规章标准、上级有关要求及外地瓦斯抽采管理实践经验，制定本实施意见。

2.瓦斯抽采应坚持“应抽尽抽、多措并举、抽、掘、采平衡”的原则。

瓦斯抽采系统应当确保工程超前、能力充足、设施完善、计量准确；抽采管理确保机构健全、制度完善、执行到位、监督有效。

3.义煤公司、矿井主要负责人为所在单位瓦斯抽采的第一责任人，负责组织落实瓦斯抽采所需的人力、财力和物力，制定瓦斯抽采达标工作各项制度，明确相关部门和人员的责、权、利，确保措施落实到位和抽采达标。

4.义煤公司、矿井总工程师对瓦斯抽采工作负技术责任，负责组织编制、审批、检查瓦斯抽采达标规划、年度计划、区域瓦斯管理方案、安全技术措施的落实、区域措施效果检验和抽采达标评判报告的审核工作；5.义煤公司“一通三防”副总经理，矿井防突矿长负责分管范围内瓦斯抽采相关工作的组织和落实。

6.通风处负责指导三化一工程的实施和组织验收考核。

7.安监局负责现场管理和计划、措施等落实情况的监督检查。

8.义煤公司及矿井的各职能部门负责人在其职责范围内对瓦斯抽采有关工作负责。

一、工作面瓦斯抽采工程施工设计编制1.设计依据矿井瓦斯抽采工程设计、采区、工作面防突专项设计等。

2.设计说明书内容工作面概况、瓦斯抽采方法、抽采钻孔布置图、钻孔参数表(钻孔直径、间距、开孔位置、钻孔方位、倾角、深度等)、施工要求、钻孔(钻场)工程量、施工设备与进度计划、封孔方法与结构、连孔布置、管路及附属装置布置、计量装置布置、有效抽采时间、预期效果以及组织管理、需用图纸等。

二、瓦斯抽采系统1.煤与瓦斯突出矿井和高瓦斯矿井必须建立地面固定抽采瓦斯系统，其他应当抽采瓦斯的矿井可以建立井下暂时抽采瓦斯系统；同时具有煤层瓦斯预抽和采空区瓦斯抽采方式的矿井，分别建立高、低负压抽采瓦斯系统，实行分源抽采。

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。

定向钻机在煤矿瓦斯治理中的应用武文斌发布时间：2021-12-26T06:08:10.936Z 来源：基层建设2021年第27期作者：武文斌[导读] 目前煤炭行业面临的安全形势也越来越严峻。

据统计表明，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，西山矿业管理公司山西省太原市 030053摘要：目前煤炭行业面临的安全形势也越来越严峻。

据统计表明，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；抽采效率引言一直以来如何采取有效措施降低煤矿开采过程中瓦斯的涌出量是煤矿企业面临的重要问题。

通过钻孔的方法对煤层中的瓦斯进行抽采，是比较有效的瓦斯涌出量控制方法，但该方法对于松软突出煤层而言，效果不尽如人意。

目前基于定向钻机在煤矿工程实践中取得了较好的应用，有效解决了传统钻孔瓦斯抽采中暴露出的问题，为瓦斯抽采开辟了新的道路。

1 定向钻机概述以 ZDY6000LD 型定向钻机为例进行阐述，属于履带式定向钻机，通过全液压方式进行驱动控制。

该型号定向钻机工作时具有相对较低的转速，但可以提供很大的工作扭矩，回转时的最大工作扭矩和最大起拔力分别可以达到 6000N·m 和 180kN。

配合使用复合片钻头时能够得到直径相对较大的成孔，设计的钻孔深度可以达到 1km。

在近水平长距离钻孔瓦斯抽采中，比较适合使用该型号的定向钻机。

为了对钻孔过程进行实时监测， ZDY6000LD 型定向钻机还配套使用了 YHD2-1000（A）型监测系统，可以对成孔轨迹参数进行实时监测并反馈，方便定向钻机对成孔方向轨迹进行实时调整。

76 /矿业装备 MINING EQUIPMENT长距离定向钻孔在2-607工作面裂隙带瓦斯抽放中的应用提高矿井瓦斯抽采效率对促进矿井生产安全具有重要意义，随着长距离定向钻进技术的发展及应用，采用定向长距离钻孔替代传统的高位瓦斯抽采巷、高位瓦斯抽采钻场穿层瓦斯抽采空治理上隅角以及采空区瓦斯成为可能，并显得显著的应用效果。

为了提高采面高位裂隙瓦斯抽采效率，矿井提出采用长距离定向钻孔对裂隙瓦斯进行抽采，现场应用取得较好效果。

1 工作面概况2-607工作面位于六采区中部右翼，为西南-东北走向，右侧为2-605回采工作面（已回采），左侧紧邻F12断层（平行间距70～300 m），切巷位置距离2-224探巷90 m。

工作面走向长度1 516.5 m，倾向长度220 m，圈定面积329 780 m 2，工作面倾角4°~12°，平均8°。

2-607工作面开采二叠系山西组2#煤（1#、2#煤层合并），节理较为发育，平均煤层厚度为3.35 m，预计夹矸厚度最薄为0.14 m，最厚为0.4 m，为复杂结构煤层。

根据2-6071、2-6072两巷实际揭露资料和本煤层钻孔钻探资料分析，整体成一单斜构造分布，工作面小范围褶皱分布为:前半部中部呈向斜，走向东西。

本文对矿井2-607工作面开采后上覆岩层瓦斯集聚区进行分析探讨，具体确定了采面长距离定向钻孔布置层位、数量等参数，采用ZYWL-13000DS 液压钻机在2-607工作面副巷内布置长距离定向钻孔对裂隙瓦斯进行抽采。

现场应用表明，布置的长距离定向钻孔可以高效抽采采空区裂隙瓦斯，有效降低了回采工作面开采推进时风排瓦斯量，以及上隅角瓦斯浓度，提升了回采工作面安全保证能力。

□ 孙 勇 山西焦煤霍州煤电集团有限责任公司李雅庄煤矿 山西霍州 0314002 抽采钻孔设计2.1 钻孔高度确定煤炭开采后会顶板下沉垮落，从上到下依次形成弯曲下沉带、裂隙带、冒落带，具体采空区三带发育范围与采面采高、上覆岩层岩性、开采方式等密切相关，具体不同岩性条件下的采空区冒落带、裂隙带高度计算公式见表1。

第一批安全科技“四个一批”项目
近日，国家安全监管总局在“关于加强安全生产科技创新工作的决定”中提到：切实实施好第一批安全科技“四个一批”项目（详见附件）。

各项目有关单位要进一步明确分工、落实责任、强化考核，确保项目取得实效。

有关科研攻关课题单位要集中优势资源和人才，有序有效地组织攻关，尽快取得突破。

各级安全监管监察部门要高度重视安全科技成果转化、推广应用和技术示范工作，制定具体办法和措施，综合运用法律、行政、市场等手段，推动安全技术成果转化率和应用率的提高。

要建立项目实施进展情况定期通报制度，开展专题交流督导和执行情况评估，及时研究解决项目实施过程中的问题。

附：第一批安全科技“四个一批”项目
一、一批安全生产科研攻关课题
二、一批可转化的安全科技成果
三、一批推广的安全生产先进适用技术
四、一批安全生产技术示范工程。

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。

引言寺河矿2002年投产，当年投产、当年达产。

2003年产量达到524万吨，2004年达到820万吨，2005年达到1092万吨。

自2007年开始，矿井产量一直维持在千万吨以上。

2013年1月西井区通过验收后，矿井形成了东、西两个井区的生产格局。

随着矿井生产由地质条件相对简单、瓦斯含量相对较小的的东二、三盘区过渡到地质条件复杂、瓦斯含量更高的东四盘区、东五盘区及西井区，矿井也由高瓦斯矿井升级为突出矿井。

伴随着灾害的升级，矿井的瓦斯抽采、掘进工艺及科技创新水平并未同步发展，矿井的抽掘采衔接始终处于紧平衡状态，安全生产的压力越来越大。

同时，经过十多年发展，矿井东井区一、二、三盘区已回采完毕，东四盘区2017年5月回采结束，东五盘区单盘区生产无法保证东井区产能的持续稳定。

西井区西一盘区2016年6月底回采结束，西二盘区地质构造复杂、软煤、破碎煤发育，无法形成区域递进式抽采模式，工作面准备时间长，如W2301工作面（东段）的准备时间长达57个月，回采时间仅为7个月，工作面无法顺利接替。

另根据潘庄、常店风井建设情况，风井的建设周期一般为5年左右，而2020年底，东井区东五盘区剩余资源量为241万吨，西井区西二盘区剩余资源量为557万吨，东西井区届时又将形成东六盘区、西三盘区单盘区的生产格局，矿井的可持续发展及产能无法保证。

为打破制约安全生产的瓶颈，解决矿井的可持续发展问题，使矿井发展步入“有计划、按比例、可持续”的良性发展轨道，结合矿井现状、存在的问题及近五年的衔接计划，在前期汇报的东六盘区、西三盘区及200万m3抽放衔接的基础上，提出“2·3·5”产能接替规划，下面，我分以下四个部分进行汇报：第一部分寺河矿“2·3·5”产能接替规划目标第一章矿井现状及存在的问题一、盘区集中巷道滞后，瓦斯抽放没有战场，未形成千米钻机区域大面积条带式和递进式的抽采模式，抽掘采衔接陷入恶性循环1、东五盘区北翼集中巷道施工至超前53044巷228米位置，北翼工作面顺槽无法提前实施抽采。