煤矿防治冲击地压大直径钻孔施工技术与装备

第４５卷第１０期煤炭科学技术Ｖｏｌ魏宏超:煤矿防治冲击地压大直径钻孔施工技术与装备２０１７年第１０期在冲击地压卸压钻孔施工时ꎬ钻进愈接近高应力带ꎬ由于煤体积聚能量愈多ꎬ钻孔冲击频度越高ꎬ强度也越大ꎮ钻孔可以起到破裂和软化煤体的作用ꎮ当在煤体内进行卸压钻进时ꎬ在钻孔周围的高应力作用下ꎬ其钻出的煤粉量较平常有很大的增加ꎬ因此每个钻孔周围形成一个比钻孔直径大得多的破碎区ꎬ当这些破碎区互相连通后ꎬ便能使岩体钻进剖面全部破裂ꎬ支承压力均衡ꎬ向围岩深部转移ꎬ起到卸压作用ꎮ文献[３－６]等提到的大直径卸压钻孔ꎬ多采用大螺旋钻进工艺ꎬ通过高转速提高排渣速度ꎬ以达到成孔的目的ꎮ然而ꎬ大直径卸压钻孔内的大量煤屑主要由孔壁失稳产生ꎬ其块体尺寸较钻进切削的煤屑体积大、数量多ꎬ采用大螺旋钻进的机械排粉方式ꎬ在排粉过程中ꎬ大颗粒产生重复的挤压磨削ꎬ钻孔内煤屑充盈量高ꎬ需要加大转矩才能使大量煤屑排除[７]ꎮ而目前煤矿井下采用的钻机ꎬ在转速与转矩上不能兼顾ꎬ导致在施工大直径卸压钻孔时ꎬ通常以降低转速、提高转矩的方法保障煤屑顺利排出ꎬ因而钻进效率低ꎬ而成孔时间的增长进一步加大了孔内钻具的危险系数ꎬ制约了钻孔深度[８－９]ꎮ笔者结合常村煤矿生产需要ꎬ从钻探技术与装备出发ꎬ分析了冲击地压煤层大直径钻孔成孔的难点与技术要点ꎬ以常村煤矿２１２２０下巷为试验地点ꎬ在钻机升级改造的基础上ꎬ通过优化钻具组合ꎬ实现了大直径卸压钻孔的高效成孔ꎬ达到大直径冲击地压卸压防治的目的ꎬ实现降本增效的目标ꎮ１钻孔卸压原理与施工难点１２０１７年第１０期煤炭科学技术第４５卷１)动力头设计ꎮ将钻机配套动力头升级为大通孔高转速动力头ꎬ主轴通孔能够达到１１０ｍｍꎬ能够通过ø１１０ｍｍ以内的钻杆ꎬ同时配套了自动变量马达ꎬ能够实现转速的快速调节(表２)ꎮ图２高速动力头与自动变量马达结构Ｆｉｇ魏宏超:煤矿防治冲击地压大直径钻孔施工技术与装备２０１７年第１０期４袁云星等:二连盆地巴彦宝力格煤田褐煤煤层气资源潜力预测２０１７年第１０期发育的深部背景[Ｊ].地球科学:中国地质大学学报ꎬ１９９８ꎬ２３(６):５６７－５７２.ＲＥＮＪｉａｎｙｅꎬＬＩＳｉｔｉａｎꎬＪＩＡＯＧｕｉｈａｏ.ＥｘｔｅｎｓｉｏｎａｌｔｅｃｔｏｎｉｃｓｙｓｔｅｒｍｏｆＥｒｌｉａｎＦａｕｌｔＢａｓｉｎＧｒｏｕｐａｎｄｉｔｓｄｅｅｐｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ[Ｊ].ＥａｒｔｈＳｃｉｅｎｃｅ