碎軟煤層因其硬度低，煤層破碎廣泛發(fā)育而無(wú)法克服瓦斯噴孔、塌孔卡鉆等問(wèn)題，不利于鉆探工作的開(kāi)展，導(dǎo)致煤孔深度普遍不足150米，無(wú)法滿足跨工作面區(qū)域瓦斯遞進(jìn)式抽采的成孔深度及施工效率要求。因此，長(zhǎng)期以來(lái)碎軟煤層礦區(qū)只能采用傳統(tǒng)的利用保護(hù)層回采巷道向被保護(hù)層施工下向穿層鉆孔方法抽采瓦斯。相對(duì)而言，這種方法既不經(jīng)濟(jì)也不環(huán)保，而且由于工程量大、生產(chǎn)環(huán)節(jié)繁雜導(dǎo)致安全系數(shù)不高。

近日，中國(guó)煤炭科工集團(tuán)西安研究院集成自主研發(fā)的定向鉆進(jìn)與電磁波隨鉆測(cè)量?jī)纱蠹夹g(shù)的定向鉆進(jìn)系統(tǒng)可望突破這一瓶頸，極大地提高瓦斯治理效率、為“以孔代巷”定向順煤層條帶消突技術(shù)的應(yīng)用消除障礙、創(chuàng)造條件。該系統(tǒng)已在淮南礦業(yè)集團(tuán)張集北礦、安徽神源煤化工公司等煤礦試驗(yàn)成功，并分別以456米、516米的孔深紀(jì)錄連續(xù)刷新全國(guó)碎軟煤層定向鉆孔孔深紀(jì)錄。

據(jù)悉，該系統(tǒng)包含定向鉆進(jìn)系統(tǒng)與電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)兩個(gè)子系統(tǒng)。

定向鉆進(jìn)系統(tǒng)包括定向鉆機(jī)、氣動(dòng)螺桿馬達(dá)、大通徑三棱螺旋鉆桿等裝置。采用高壓氣體為動(dòng)力源，驅(qū)動(dòng)孔底氣動(dòng)螺桿鉆具工作，帶動(dòng)鉆頭回轉(zhuǎn)碎巖，同時(shí)動(dòng)力氣體作為排渣介質(zhì)攜帶鉆進(jìn)過(guò)程的熱量，并將孔內(nèi)產(chǎn)生煤渣沿鉆具與孔壁之間環(huán)空間隙排出孔外，排出的煤渣經(jīng)過(guò)孔口射流除塵裝置除塵。從而成功解決了氣源風(fēng)壓不足、噴孔卡鉆、壓風(fēng)鉆進(jìn)粉塵治理的難題。

隨鉆測(cè)量系統(tǒng)則被喻為定向鉆進(jìn)系統(tǒng)的“眼睛”。常用的隨鉆測(cè)量系統(tǒng)有通纜、電磁波及泥漿脈沖三種。其中泥漿脈沖隨鉆測(cè)量系統(tǒng)只適用于液動(dòng)定向鉆進(jìn)，通纜隨鉆測(cè)量系統(tǒng)由于中心通纜的阻隔在長(zhǎng)鉆孔氣動(dòng)定向鉆進(jìn)中也不適用?；谶@種現(xiàn)狀，中國(guó)煤炭科工集團(tuán)西安研究院組織力量研發(fā)了電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)這一目前唯一既適用于液動(dòng)定向鉆進(jìn)又適用于氣動(dòng)定向鉆進(jìn)的測(cè)量系統(tǒng)。這種利用隨鉆測(cè)量系統(tǒng)監(jiān)測(cè)鉆孔軌跡變化，通過(guò)調(diào)節(jié)氣動(dòng)螺桿鉆具彎角朝向調(diào)整鉆孔軌跡按設(shè)計(jì)軌跡鉆進(jìn)的方法成功解決了另一困擾碎軟煤層定向鉆進(jìn)技術(shù)發(fā)展的難題——碎軟煤層鉆孔軌跡控制問(wèn)題。

經(jīng)了解，淮北礦業(yè)集團(tuán)在利用該集成系統(tǒng)施工的過(guò)程中，順煤層定向長(zhǎng)鉆孔連續(xù)施工6天，實(shí)現(xiàn)日均鉆進(jìn)進(jìn)尺90米，單日最高進(jìn)尺120米，穿煤率高達(dá)96%。整個(gè)施工過(guò)程中各個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，電磁波隨鉆測(cè)量系統(tǒng)數(shù)據(jù)可靠。在淮南礦業(yè)集團(tuán)的試驗(yàn)施工中相比傳統(tǒng)方法減少鉆孔工程量2.2萬(wàn)余米，節(jié)約工期1個(gè)多月，可節(jié)約一半的經(jīng)濟(jì)成本。