逐段卸压打钻施工技术研究

逐段卸压打钻施工技术研究.txt-两个人同时犯了错，站出来承担的那一方叫宽容，另一方欠下的债，早晚都要还。-不爱就不爱,别他妈的说我们合不来。2009年第12期中州煤炭总第168期

逐段卸压打钻施工技术研究

李国旗，叶青

(义煤集团公司，河南义马472300)

摘要：针对突出掘进工作面复杂构造区打钻非常危险和困难等情况，考察了现场打钻过程中遇到的喷孔、卡

钻、垮孔、堵孔、甚至诱导突出等动力现象并分析了其成因。根据打钻过程中的动力现象产生的原因及掘进

工作面“三区”分布规律、煤样的应力应变全程曲线和扩容膨胀情况、钻孔能释放地应力等分析结果，提出了

逐段卸压打钻施工技术。经过现场试验，得出较合理的钻孔布置参数和抽排参数。试验结果表明，逐段卸压

打钻施工技术能显著降低煤与瓦斯突出危险性，较好地避免打钻和生产过程中的动力现象，同时能有效地解

决瓦斯超限问题。

关键词：打钻；动力现象；“三区”分布；逐段卸 压

中图分类号：TD322 文献标识码：A 文章编号：1003—0506(2009)12—0001—04

Study onDrillingConstructionTechnology ofPiecewiseDepressurizati0n

LIGuo—qi，YEQing

(YiolIdsrruo，t．Yma 230，ia)

maCanutyGopC．Ld，i470Chn

Absrc：osletedfiutrbefdiigiubrtednaetednmihnmea，uhajtrfc，iesikig，

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showsthatthedrilingconstructiontechnologyofpiecewisedepresurizationcanobviouslyimprovetheholedrainageefectanddecrease

theoutbursthazard，atthe sametime，itcansolvethedynamicphenomenaandgasover-limitationduringdrilingandproduction．..

Keywords：driling；dynamicphenomena；three—zoneddistribution；piecewisedepressurization

瓦斯抽放既能抽放瓦斯、减少瓦斯危害，又能消

1 打钻过程中遇到的问题及原因分析

除瓦斯所带来的动力现象。而钻孔抽放又是煤层瓦 斯抽放的主要手段，但在打抽放钻孔过程中经常出在突出煤层复杂构造区域(特别是松软突出煤

现喷孔、夹钻等动力现象，甚至打钻诱导突出，导致层)打钻经常会遇到喷孔、垮孔、堵孔、顶钻、卡钻，..

事故发生。根据现场考察，打钻事故主要发生在钻甚至诱导突出等动力现象。。

孔进入采掘工作面、巷道、地质构造和其他集中应力(1)喷孔。当钻孔进入软煤层时，钻头的切削

带区域，高瓦斯异常条带。因此，在复杂构造带、突旋转对煤层产生一种冲击和破碎力，这种力使煤体

出危险带打钻非常危险和困难，但是在这种区域又破裂、粉碎。破裂和粉碎了的煤体很快出现瓦斯解

不得不打钻，所以突出掘进工作面安全高效打钻施吸，钻孔周边煤体瓦斯的快速解吸使流入钻孔中的

工技术对减少事故、保证安全、提高抽放效果等具有瓦斯急剧增加，有的增加到正常瓦斯涌出量的几倍

现实意义。到几十倍。此时钻孔前方与后方出现了较大的瓦斯

梯度，因而出现了明显的瓦斯激流，承压的瓦斯激流 收稿日期：2009—07—10

对破碎的煤颗粒起着边运送边粉化的作用，同时还

作者简介：李国旗(1963一)，男，河南平顶山人，高级工程师，长期从 继续向钻孔周边扩大影响范围。由于钻孔孔径小或

事煤矿“一通三防”和防突管理、研究工作，现任义煤集团公司副总钻孔出现堵孔，粉化了的煤颗粒难以顺利地向孔外

工程师、瓦斯研究所所长。排出，进一步增加了钻孔内外的瓦斯压力梯度，致使

·..

1·..

209年第12期中州煤炭总第168期

这种瓦斯涌出变成了爆发性的外流，形成了喷孔。 打钻过程产生的喷孔现象主要是高压瓦斯、应力集

中和软煤层这3个因素综合作用的结果。

(2)垮孔。垮孔是钻孔壁发生垮塌的现象，形

成垮孔的原因主要有：①煤层软并且孑L壁受震动后 随钻进而崩塌；②随钻孔深度增加，在重力作用下钻 头向下偏斜，导致孔型不直、发生弯曲，钻进时钻杆 发生摆动，破坏孔壁；③喷孔时瓦斯流对孔壁造成破 坏。

(3) 堵孔。堵孔是钻进中钻孔被煤粉煤渣充实

造成无法排渣的现象。形成堵孔的原因主要有：①.. 孔内排渣不顺畅并不断积存，造成钻孔前方的煤渣、 煤粉无法外排，形成堵孔；②垮孔未能停止，边排边 垮，造成无法正常清理孔内残渣；③喷孔的结果。 (4) 顶钻。顶钻是钻进时钻头打滑、无法前进

的现象，往往是喷孔前的一种状态，瓦斯喷出的压力 大，超过或接近给进压力，暂时出现钻头打滑。 (5)卡钻。卡钻是钻头既不能前进也不能后退

的一种状况，它主要是由于喷孔时未能及时退出钻 杆，破碎的煤体将钻杆和钻头箍紧，以及排渣不力、 孔内积尘增多，此时仍然钻进，使堵孔、垮孔的范围 不断扩大，从而造成卡钻，钻杆无法进退。 2 理论分析与试验研究

在突出掘进工作面复杂构造区域中打深钻孔的

主要难点是，如何防止和减少喷孔、垮孔、堵孔和卡 钻等动力问题的出现，并且杜绝打钻过程发生煤与 瓦斯突出；即使这些动力现象发生了，也应能有效地 控制和减少这些动力现象对钻孔施工过程的影响。 为此，笔者分析了掘进工作面附近煤体的“三区”分 布规律、煤体的应力应变全程曲线和扩容膨胀情况，.. 以及钻孔释放和转移应力情况，提出了逐段卸压打 钻施工技术，并进行了试验。

2．1 理论基础

(1)掘进工作面附近煤体的“三区”分布规律分 析。煤矿井下开采破坏了原始地层中的应力平衡状 态，使煤体中的应力重新分布。一般情况下，在较短 时间内就会在采掘空间临界面附近形成较高的集中