高河能源定向千米鉆機(jī)交流材料第一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、引入定向千米鉆機(jī)背景介紹二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法四、定向千米鉆機(jī)在管理方面做法五、定向千米鉆機(jī)存在問(wèn)題第二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二一、引入定向千米鉆機(jī)背景介紹

隨著高河能源有限公司2012年由基建礦井轉(zhuǎn)型為生產(chǎn)型礦井，采、掘活動(dòng)的延伸，地應(yīng)力及瓦斯壓力也隨之不斷增大，瓦斯預(yù)警及超限事故時(shí)有發(fā)生。原有瓦斯抽放鉆孔工藝存在鉆孔施工距離短、預(yù)抽期短，影響單進(jìn)等缺點(diǎn)且無(wú)法實(shí)現(xiàn)區(qū)域性防突。無(wú)法滿足公司采、掘、抽的銜接需要，給安全管理帶來(lái)隱患。為有效解決瓦斯制約高效生產(chǎn)的難題，公司于2011年11月先后引進(jìn)澳大利亞威利朗沃公司VLD-1000鉆機(jī)、中煤科工集團(tuán)重慶研究院ZYWL-6000D鉆機(jī)、中煤科工集團(tuán)西安研究院ZDY6000LD鉆機(jī)、沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)ZDY3500L（A）四家共計(jì)5臺(tái)井下定向千米鉆機(jī)在高河能源有限公司井下施工瓦斯抽采鉆孔。第三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二高河能源有限公司主采3#煤層，平均煤厚6.67m，煤質(zhì)為貧瘦煤為主，經(jīng)測(cè)定煤的堅(jiān)固性系數(shù)f=0.38-0.43(打鉆塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重)，煤層透氣性為0.0004597-0.2621m3/min·hm，煤質(zhì)疏松，屬于較難抽放型煤層。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況（一）高河能源煤層情況第四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況1、澳大利亞威利朗沃公司VLD-1000鉆機(jī)澳鉆于2011.11.24--2012.2.1在北膠與北東回4#橫貫處（原北膠迎頭）進(jìn)行試驗(yàn)階段鉆進(jìn)。2012年2月2日至今分別在W1305回風(fēng)順槽、E1302回風(fēng)順槽、W2307回風(fēng)與瓦排迎頭等共計(jì)16個(gè)鉆場(chǎng)由礦上施工鉆進(jìn)。該鉆機(jī)共完成鉆進(jìn)113個(gè)鉆孔，累計(jì)鉆進(jìn)73038m，其中煤孔主孔最深達(dá)753m，巖孔最深達(dá)474m。（二）定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述第五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、中煤科工集團(tuán)西安研究院ZDY6000LD鉆機(jī)

西安于2012.5.8--2012.8.19在北東回與北膠4#橫貫處（北東回大巷內(nèi)）進(jìn)行試驗(yàn)階段鉆進(jìn)。2012年8月29日至今分別在E1302回風(fēng)順槽、E1305膠帶順槽、W2307回風(fēng)順槽等共計(jì)6個(gè)鉆場(chǎng)由礦上施工鉆進(jìn)。該鉆機(jī)共完成鉆進(jìn)155個(gè)鉆孔，累計(jì)鉆進(jìn)33775m，其中煤孔主孔最深達(dá)708m，巖孔最深達(dá)330m。

二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述第六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、中煤科工集團(tuán)重慶研究院ZYWL-6000D鉆機(jī)

重慶鉆機(jī)于2011.12.23--2012.10.1在北輔與北東回7#橫貫處（原北東回迎頭）進(jìn)行試驗(yàn)階段鉆進(jìn)，共完成鉆進(jìn)18個(gè)設(shè)計(jì)煤孔，累計(jì)鉆進(jìn)8551m，其中主孔最深達(dá)555m。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述第七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二4、沈陽(yáng)北方交通重工集團(tuán)ZDY3500L（A）

鉆機(jī)于2012.11.6--2012.12.1共計(jì)25天在E1302回風(fēng)順槽15#橫貫處進(jìn)行試驗(yàn)階段鉆進(jìn)，共完成鉆進(jìn)3個(gè)設(shè)計(jì)巖石鉆孔，累計(jì)施工894m，其中巖孔主孔最深達(dá)318m。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述第八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二為發(fā)揮定向千米鉆機(jī)最大優(yōu)勢(shì)，千米鉆機(jī)打設(shè)工作面超前預(yù)抽、掘進(jìn)巷道掘前預(yù)抽、高位頂板裂隙帶等多種形式鉆孔的來(lái)降低掘進(jìn)過(guò)程中工作面、回采工作面煤體內(nèi)瓦斯以及回采工作面采空區(qū)瓦斯。施工鉆探地質(zhì)構(gòu)造鉆孔探明煤體前方地質(zhì)構(gòu)造賦存情況。公司自2011年11月引進(jìn)第一臺(tái)定向千米鉆機(jī)以來(lái)，5臺(tái)鉆機(jī)已分別在北膠大巷迎頭、E1302回風(fēng)順槽、W2307回風(fēng)與瓦排迎頭（共計(jì)26個(gè)鉆場(chǎng)）施工進(jìn)尺累計(jì)11.8萬(wàn)m。2014年1-6月份累計(jì)鉆進(jìn)4.5萬(wàn)m。

二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二1、巷道掘前預(yù)抽鉆孔

W2307回風(fēng)、瓦排迎頭瓦斯含量W值在9.66m3/t—15.26m3/t,瓦斯壓力P值在0.66—1.27Mpa，煤體破碎。2014.3.1至今由澳鉆共施工19個(gè)鉆孔，累計(jì)鉆孔進(jìn)尺22560m，主孔、支孔深度在450m以上的有43個(gè)，主孔最深達(dá)507m。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二2、工作面超前預(yù)抽

2012.5.8—2012.8.9由西安鉆機(jī)在北東回與北膠4#橫貫處施工鉆孔。該區(qū)域瓦斯含量W值為10.5m3/t，瓦斯壓力P值為0.79Mpa。共施工10個(gè)鉆孔。累計(jì)施工10590m，完成主孔、支孔深度在500m以上有12個(gè)，主孔最深達(dá)708m。

二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二3、高位頂板裂隙帶鉆孔

2013.3.25—2013.10.12由澳鉆、西安鉆機(jī)分別在E1302回風(fēng)順槽2#、6#橫貫處施工鉆孔。共施工12個(gè)鉆孔。累計(jì)5112m，完成主孔、支孔深度在300m以上有12個(gè)，主孔最深達(dá)360m。

二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二4、探地質(zhì)構(gòu)造鉆孔

2013.11.18—2014.2.16由澳鉆在南輔大巷迎頭施工鉆孔。該區(qū)域瓦斯含量W值為7.5m3/t,瓦斯壓力P值為0.35Mpa。共施工8個(gè)鉆孔。累計(jì)10548m，主孔、支孔深度在400m以上有15個(gè)，主孔最深達(dá)489m。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二由于鉆進(jìn)時(shí)前方煤體賦存情況不清晰，鉆進(jìn)過(guò)程中時(shí)常出現(xiàn)突然遇巖石的情況（頂板、底板或地質(zhì)構(gòu)造），為施工長(zhǎng)距離鉆孔或特定設(shè)計(jì)鉆孔帶來(lái)難題。高河能源在施工過(guò)程中通過(guò)壓力表信息反饋以及氣水分離裝置返渣情況判斷處目前孔內(nèi)鉆進(jìn)情況，通過(guò)開(kāi)設(shè)分支鉆孔可保證鉆頭始終在煤體內(nèi)鉆進(jìn)，減少無(wú)用鉆孔的施工，提高單孔瓦斯抽放量。下圖為澳鉆在北膠施工1#鉆孔時(shí)，前方煤體賦存情況不清晰，鉆進(jìn)過(guò)程中突然遇巖。探明的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息為日后掘進(jìn)提供過(guò)充分的參考。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（1）控制鉆孔探明前方煤層頂?shù)装寮百x存地質(zhì)構(gòu)造第十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二在施工瓦斯抽采鉆孔過(guò)程中塌孔、抱鉆甚至埋鉆現(xiàn)象常發(fā)生，造成經(jīng)濟(jì)損失，完成后的鉆孔在煤質(zhì)松軟區(qū)域容易出現(xiàn)塌孔，嚴(yán)重影響鉆孔的瓦斯抽放效果。高河能源在施工過(guò)程中當(dāng)遇煤層松軟區(qū)域鉆進(jìn)時(shí)，通過(guò)精準(zhǔn)控制定向先將鉆頭進(jìn)入到頂?shù)装寤蜷_(kāi)分支越過(guò)松軟區(qū)域，遠(yuǎn)離抱鉆區(qū)，這會(huì)大大減少鉆進(jìn)過(guò)程中的抱鉆、埋鉆風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也提高鉆孔的成孔率。重慶鉆機(jī)在北東回施工5#鉆孔時(shí)，鉆孔開(kāi)孔前方25m-75m段賦存兩個(gè)斷層，煤體破碎嚴(yán)重，煤質(zhì)疏松，多次出現(xiàn)塌孔及抱鉆現(xiàn)象。對(duì)該區(qū)域進(jìn)行瓦斯含量測(cè)定，瓦斯含量W值為10.2m3/t,瓦斯壓力P值為0.72Mpa。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法

（2）通過(guò)定向功能越過(guò)松軟抱鉆區(qū)域第十七頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第十八頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二在施工高位頂板裂隙帶鉆孔過(guò)程中，要求鉆頭終孔位置布置在煤層頂板之上裂隙帶層位中，通過(guò)裂隙盡可能抽放回采工作面采空區(qū)瓦斯，解決工作面回采過(guò)程中上隅角瓦斯抽放難題。短距離裂隙帶鉆孔施工距離短，裂隙帶中有效距離不足，抽放效果不明顯。下圖為西安鉆機(jī)在E1302回風(fēng)順槽順利施工300m頂板裂隙帶長(zhǎng)距離鉆孔。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（3）通過(guò)開(kāi)分支鉆孔控制鉆頭至預(yù)定層位第十九頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第二十頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二高河能源在定向鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)改進(jìn)工藝后采用先擴(kuò)孔，水泥注漿封孔后再鉆進(jìn)，高壓注漿泵可將水泥注滿孔內(nèi)同時(shí)也注入孔壁周?chē)p隙內(nèi)，當(dāng)鉆場(chǎng)周?chē)罕谏铣霈F(xiàn)水泥漿液時(shí)通過(guò)壓力控制停止注漿。保證了孔內(nèi)及孔壁周?chē)后w的封閉性，提高瓦斯抽放效果。W2307回風(fēng)迎頭定向鉆孔測(cè)量壓差1.02-4.08，平均濃度45%，最高濃度90.7%。W2307回風(fēng)幫部普通鉆孔測(cè)量壓差1.02-9.18，平均濃度28%，最高濃度56.5%。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（4）水泥注漿封孔，減少煤墻裂隙，提高抽放效果第二十一頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第二十二頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二在瓦斯賦存高的區(qū)域內(nèi)打鉆時(shí)有出現(xiàn)噴孔現(xiàn)象、噴出瓦斯容易造成鉆場(chǎng)內(nèi)瓦斯積聚，致使瓦斯超限，造成事故隱患。而高河煤礦在使用定向鉆機(jī)鉆進(jìn)過(guò)程中，孔口安裝局部防噴裝置與氣水分離裝置可做到邊打變抽，鉆進(jìn)時(shí)孔內(nèi)高瓦斯或高壓水噴出后進(jìn)行自動(dòng)泄壓，同時(shí)也自動(dòng)將噴出瓦斯引入接抽管路，保證鉆場(chǎng)環(huán)境瓦斯?jié)舛炔怀?，保護(hù)了人員和機(jī)器的安全。嚴(yán)格的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)保證了2014年前半年定向千米鉆機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)瓦斯零預(yù)警、零超限事故發(fā)生。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（5）嚴(yán)格安裝孔口防噴、氣水分離裝置第二十三頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第二十四頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二高河能源定向鉆孔封孔管使用經(jīng)歷三個(gè)階段第一階段：2011年11月--2012年6月期間使用Φ108mm鋼質(zhì)管，管內(nèi)徑Φ100mm，但是定向鉆頭Φ96mm，鉆桿Φ70mm，容易造成返渣不暢，引起堵孔抱鉆。第二階段：2012年7月—2013年9月期間將封孔管改為Φ114mm鋼質(zhì)地質(zhì)管，內(nèi)徑Φ108mm，擴(kuò)大內(nèi)徑返渣較為順利。可鋼質(zhì)封孔管為工作面日后掘進(jìn)與回采割煤埋下隱患，容易碰撞產(chǎn)生火花，因此取消此類型封孔管。第三階段：2013年9月至今，采用PVC材質(zhì)封孔管無(wú)法滿足孔口防噴裝置20kg的重量負(fù)荷，高河能源采用Φ133mm，800mm長(zhǎng)鋼質(zhì)管作為孔口段，通過(guò)短節(jié)連接Φ125mm，4mPVC管，封孔16m，解決以上問(wèn)題。（6）改進(jìn)封口管，減小塌孔造成返渣不暢第二十五頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二高河能源在施工定向鉆孔過(guò)程中會(huì)遇到前方煤層傾角為負(fù)，施工鉆孔為下行鉆孔（俯孔），長(zhǎng)距離施工過(guò)程中，孔內(nèi)變化復(fù)雜，如遇鉆孔返渣不徹底，容易發(fā)生煤渣埋鉆或掉鉆事故，影響正規(guī)循環(huán)作業(yè)及財(cái)產(chǎn)損失。針對(duì)此類型鉆孔高河能源采用完善崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鉆工嚴(yán)格執(zhí)行的的方法，例如崗位標(biāo)準(zhǔn)中要求：“下行鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中，在正常鉆進(jìn)和開(kāi)分支鉆進(jìn)時(shí)保持鉆機(jī)泥漿泵常開(kāi)；在維護(hù)檢修以及處理其他問(wèn)題時(shí)保持靜壓水閥門(mén)常開(kāi)，保證孔內(nèi)水維持在流動(dòng)狀態(tài)，防止煤渣積聚在鉆孔底部引起孔內(nèi)事故，直至退出所有鉆桿并網(wǎng)接抽”。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（7）完善鉆進(jìn)崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，減少孔內(nèi)事故風(fēng)險(xiǎn)第二十六頁(yè)，共二十九頁(yè)，編輯于2023年，星期二定向鉆孔鉆進(jìn)距離長(zhǎng)，鉆孔內(nèi)表面積大，為高瓦斯抽放提供了保障。高河能源對(duì)完成鉆孔進(jìn)行孔孔測(cè)量分析，有利于時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)孔內(nèi)異常變化，了解鉆孔抽放峰值及變化曲線。例如西安鉆機(jī)于2013年3月在E1302回風(fēng)順槽施工8個(gè)350m頂板裂隙帶巖石鉆孔，濃度隨著工作面回采逐漸變化，變化值在15%-30%，單孔平均純流量在0.45m3/min,其中8#鉆孔在2013年8月15日測(cè)得濃度35%，純流量1.92m3/min。澳鉆于2014年4月在W2307回風(fēng)迎頭施工500m長(zhǎng)距離鉆孔與W2307回風(fēng)幫部施工150m短距離鉆孔對(duì)比如下：W2307回風(fēng)迎頭定向鉆孔測(cè)量壓差1.02-4.08，平均濃度45%，最高濃度90.7%。W2307回風(fēng)幫部普通鉆孔測(cè)量壓差1.02-9.18，平均濃度