【文章內(nèi)容簡介】 巷附近已經(jīng)查明地質(zhì)構(gòu)造比較復(fù)雜，分布有一個(gè)褶皺和一個(gè)斷層，且此處恰逢汝箕溝向斜軸部西翼，因此，工作面中部的地質(zhì)情況非常復(fù)雜并且有很嚴(yán)重的破碎帶，非常不利于鉆孔施工，綜上考慮，避開地質(zhì)構(gòu)造帶，把項(xiàng)目區(qū)分成兩段，在中部向工作面兩端布置井下定向鉆孔，定向鉆孔布置覆蓋工作面設(shè)計(jì)運(yùn)順向西151m,避開了斷層和斷層破碎帶（在斷層以西工作面范圍內(nèi)，可以在回順掘進(jìn)后，在回順內(nèi)打瓦斯抽放直孔，解決瓦斯治理問題）。在大嶺平峒延伸巷的探巷附近布置兩個(gè)長6m、寬6m、高3m鉆場，根據(jù)取得的抽放半徑，在534工作面南段1號(hào)鉆場均布置12個(gè)主孔，5個(gè)分支孔，主孔的編號(hào)依次為112，工作面北段2號(hào)鉆場均布置8個(gè)主孔，7個(gè)分支孔，主孔的編號(hào)依次為8。為保證534工作面設(shè)計(jì)運(yùn)順掘進(jìn)時(shí)的安全生產(chǎn)，南、北段的1鉆孔都布置在534工作面設(shè)計(jì)運(yùn)順中部，鉆孔設(shè)計(jì)終孔間距均為15m，沿工作面傾斜方向布置，每個(gè)鉆孔沿走向設(shè)計(jì)為300540m。項(xiàng)目區(qū)鉆孔總進(jìn)尺為9408m（鉆孔布置見汝箕溝煤礦534工作面井下定向瓦斯抽放鉆孔布置圖）。（四）軌跡設(shè)計(jì)項(xiàng)目區(qū)布置鉆孔的軌跡在平面上沿煤層走向延伸，沿煤層傾向布置在工作面內(nèi)（見汝箕溝煤礦534工作面井下定向瓦斯抽放鉆孔布置圖）。在三維空間中，軌跡設(shè)計(jì)是根據(jù)已經(jīng)揭露的334工作面運(yùn)順剖面、334工作面下段運(yùn)輸聯(lián)巷、大嶺平峒延伸巷剖面 和探巷剖面及其斷面，分析煤層產(chǎn)狀變化情況，以及相關(guān)的測點(diǎn)坐標(biāo)，先計(jì)算出鉆孔軌跡中每個(gè)控制點(diǎn)和鉆孔靶點(diǎn)的X、Y值和軌跡方位，根據(jù)拐點(diǎn)和靶點(diǎn)附近的巷道測點(diǎn)的參數(shù)計(jì)算出Z值和鉆孔軌跡傾角，再根據(jù)每個(gè)控制點(diǎn)和靶點(diǎn)的值，運(yùn)用插值計(jì)算方法，設(shè)計(jì)中間點(diǎn)的各參數(shù)值。這種設(shè)計(jì)計(jì)算方法，充分考慮到了煤層的各種變化情況，依據(jù)煤層的實(shí)際變化情況設(shè)計(jì)鉆孔軌跡，這就在設(shè)計(jì)上最大程度的保證了鉆孔軌跡是在煤層中延伸（鉆孔的設(shè)計(jì)參數(shù)見附表）。（五）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)第一次開鉆：采用Φ96mmPDC鉆頭鉆至10米，退鉆換Φ153mmPDC擴(kuò)孔鉆頭擴(kuò)至5米退鉆，下入5米長的Φ133mm護(hù)孔管，用聚氨酯固井。第二次開鉆：采用Φ96mmPDC鉆頭+孔底馬達(dá) + 下無磁鉆桿 + 隨鉆測量儀器 + 上磁鉆桿 +Φ73mm 通纜鉆桿鉆具組合，開始正常定向鉆進(jìn)。正常定向鉆進(jìn)時(shí)，每施工6米對孔底進(jìn)行一次參數(shù)測定，根據(jù)測定的參數(shù)和已掌握的現(xiàn)場實(shí)際地質(zhì)情況，調(diào)整鉆進(jìn)方向，力求鉆孔按照設(shè)計(jì)軌跡和要求鉆進(jìn)。（六）施工鉆場抽放聯(lián)接鉆孔開始正常施工時(shí),必須在氣水分離器上口連接鋼絲膠管,在鋼絲膠管上安裝一個(gè)閥門控制抽放負(fù)壓，根據(jù)鉆孔瓦斯涌出量大小調(diào)節(jié)閥門，實(shí)行邊施工邊抽放,杜絕瓦斯噴孔事故的發(fā)生。（七）主要設(shè)備情況本項(xiàng)目的主要設(shè)備為ZDY6000LD(A)井下定向鉆機(jī)，它主要包括鉆機(jī)系統(tǒng)、鉆具組合和隨鉆定向系統(tǒng)，具體如下： 1．鉆機(jī)系統(tǒng)施工所用鉆機(jī)采用西安煤炭科學(xué)研究院鉆探研究所研制生產(chǎn)的ZDY6000LD(A)履帶式全液壓鉆機(jī)。該鉆機(jī)具有搬遷方便、轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍寬、扭矩大、結(jié)構(gòu)合理、技術(shù)性能先進(jìn)、工藝適應(yīng)性強(qiáng)、操作省力、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)。主要用于煤礦井下地質(zhì)勘探孔、抽放瓦斯孔、注水孔等。其主要技術(shù)參數(shù)見表1。表1 ZDY6000LD(A)型鉆機(jī)主要技術(shù)參數(shù)一覽表鉆孔傾角（176。）10176。～20176。鉆機(jī)質(zhì)量（kg）7000回轉(zhuǎn)速度（rpm）50～190最大回轉(zhuǎn)扭矩（Nm）6000～1600主軸額定制動(dòng)轉(zhuǎn)矩（Nm）650給進(jìn)能力（kN）190起拔能力（kN）190行走速度（m/s）給進(jìn)/起拔行程（mm）1000最大爬坡能力（176。）20電機(jī)功率（kW）90運(yùn)輸狀態(tài)外行尺寸（mm）3500220018002．鉆具組合(1) 鉆桿鉆具組合有兩種鉆桿：第一種是Φ73mm中心通纜鉆桿。該鉆桿具有以下特點(diǎn)：，通過摩擦焊與鉆桿相連，鉆桿外徑為73mm，內(nèi)徑為59 mm，而兩端接頭的內(nèi)徑為55mm，這樣增加了鉆桿易損部位的強(qiáng)度而又不浪費(fèi)材料。，有纜鉆桿與YHE135礦用有線隨鉆測斜儀配合使用能夠?qū)崿F(xiàn)孔底鉆孔參數(shù)的即時(shí)隨鉆測量。、抗彎扭能力強(qiáng)，該鉆桿設(shè)計(jì)強(qiáng)度既可滿足孔底馬達(dá)鉆進(jìn)要求又可滿足孔口動(dòng)力回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)要求。第二種是Φ73mm無磁鉆桿，材料選用無磁性的鈹銅。主要用于鉆孔測斜時(shí)放置測量儀器，以避免普通鋼性鉆桿對測量方位角造成的干擾，保證測量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確。(2) 螺桿馬達(dá)螺桿鉆具主要由旁通閥、螺桿馬達(dá)（定子、轉(zhuǎn)子）總成、萬向軸總成、傳動(dòng)軸總成四大部分組成如圖3所示。圖3 螺桿鉆具的結(jié)構(gòu)特征示意圖1－旁通閥總成；2－螺桿馬達(dá)總成；3－萬向軸總成；4－傳動(dòng)軸總成；5－鋼管；6－橡膠襯套；7－轉(zhuǎn)子采用螺桿馬達(dá)進(jìn)行鉆進(jìn)時(shí) , 不需要鉆桿旋轉(zhuǎn) ，泥漿泵輸出的沖洗液經(jīng)旁通閥進(jìn)入螺桿馬達(dá)，在馬達(dá)的進(jìn)出口形成一定壓差，推動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過萬向軸和傳動(dòng)軸將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給鉆頭，從而達(dá)到碎巖的目的。這樣減少了鉆桿與孔壁的摩擦阻力，因而在較小動(dòng)力損失的情況下就能達(dá)到較大的鉆進(jìn)能力。 (3) 鉆頭第一種是Φ96mm平底燒結(jié)胎體式金剛石復(fù)合片鉆頭，該鉆頭利用粉末冶金原理燒結(jié)而成，其耐磨性較強(qiáng)，鉆頭保徑效果好，碎巖能力強(qiáng)、通水排渣流暢。試驗(yàn)中該鉆頭配合螺桿鉆具鉆進(jìn)取得了很好的效果，如圖4（1）所示。第二種是Φ113mm四翼刮刀金剛石復(fù)合片鉆頭。該鉆頭共有16個(gè)復(fù)合片均勻分布在鉆頭的四個(gè)翼片上，每個(gè)翼片上的四個(gè)復(fù)合片呈階梯狀布置。這種鉆頭通孔大、排粉流暢，在軟巖或煤層中鉆進(jìn)具有高效長壽命的特點(diǎn)，同時(shí)鉆頭的四翼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，發(fā)生卡埋鉆時(shí)，有利于鉆頭順利提離孔底，以避免鉆桿拔斷事故。試驗(yàn)中主要利用此鉆頭進(jìn)行擴(kuò)孔，如圖4（2）所示。第三種是Φ94mm/Φ153mm擴(kuò)孔鉆頭，由于試驗(yàn)區(qū)煤層瓦斯大，瓦斯噴孔嚴(yán)重，所以在鉆進(jìn)過程中必須安裝封孔裝置，以便鉆進(jìn)的同時(shí)進(jìn)行抽放瓦斯，此鉆頭主要用于在開孔時(shí)擴(kuò)孔，以便安裝孔口裝置，如圖4（3）所示。（1）Φ96mm胎體式金剛石復(fù)合片鉆頭 （2）Φ113mm四翼刮刀金剛石復(fù)合片鉆頭（3）Φ94mm/Φ153mm擴(kuò)孔鉆頭圖4 實(shí)驗(yàn)用鉆頭實(shí)物圖(4) YHD11000隨鉆測量系統(tǒng)YHD11000型隨鉆測量系統(tǒng)主要用于近水平定向鉆孔施工過程中的隨鉆監(jiān)測，可隨鉆測量鉆孔傾角、方位、工具面等主要參數(shù)，同時(shí)可實(shí)現(xiàn)鉆孔參數(shù)、軌跡的即時(shí)孔口顯示，便于施鉆人員隨時(shí)了解鉆孔施工情況，并及時(shí)調(diào)整工具面方向和工藝參數(shù)，使鉆孔盡可能的按照設(shè)計(jì)的軌跡延伸。四、鉆孔施工安全技術(shù)措施人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)《煤礦安全規(guī)程》、《操作規(guī)程》和本抽放設(shè)計(jì)。人員必須按照設(shè)計(jì)參數(shù)進(jìn)行施工，方位、傾角誤差177。30′。10m范圍內(nèi)必須保持清潔，巷道無片幫冒頂現(xiàn)象，發(fā)現(xiàn)不安全預(yù)兆必須及時(shí)維修。必須安裝平穩(wěn)、牢固，鉆進(jìn)過程中鉆機(jī)后方嚴(yán)禁站人，以免發(fā)生意外。施工高仰角鉆孔過程中，裝卸鉆桿時(shí)，必須將夾持器卡牢，以防鉆桿下滑傷人；所有電器設(shè)備必須完好，班班有專人檢查，嚴(yán)禁失爆及失爆作業(yè)。過程中，如發(fā)生鉆孔噴氣、噴水、噴煤等異?，F(xiàn)象時(shí)，必須立即停電、撤人，不準(zhǔn)提鉆，并立即向調(diào)度室和隊(duì)領(lǐng)導(dǎo)匯報(bào)。施工時(shí)，作業(yè)人員必須集中精力，配合得當(dāng)，由跟班干部統(tǒng)一指揮。所有施工人員必須認(rèn)真學(xué)習(xí)《ZDY6000LD型井下定向抽放鉆機(jī)操作規(guī)程》。鉆孔過斷層時(shí)，根據(jù)第一個(gè)鉆孔探測到的斷層情況，及時(shí)調(diào)整鉆孔軌跡。1如果施工過程中鉆遇底板炭質(zhì)泥巖，立即停鉆后撤，根據(jù)鉆孔方位、傾角調(diào)整工具面，使鉆孔軌跡沿煤層延伸。1過褶皺時(shí)，根據(jù)鉆機(jī)施工能力，適當(dāng)穿巖層。1鉆機(jī)施工必須制定專門的安全技術(shù)措施。38 / 39五、鉆孔工程量統(tǒng)計(jì)汝箕溝煤礦534工作面瓦斯鉆抽放鉆孔進(jìn)尺量統(tǒng)計(jì)表1號(hào)鉆場2號(hào)鉆場孔號(hào)孔深(m)孔深*(m)孔號(hào)孔深(m)孔深*