【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，分布有一個褶皺和一個斷層，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)計運順向西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號鉆場均布置12個主孔，5個分支孔，主孔的編號依次為112，工作面北段2號鉆場均布置8個主孔，7個分支孔，主孔的編號依次為8。為保證534工作面設(shè)計運順掘進時的安全生產(chǎn)，南、北段的1鉆孔都布置在534工作面設(shè)計運順中部，鉆孔設(shè)計終孔間距均為15m，沿工作面傾斜方向布置，每個鉆孔沿走向設(shè)計為300540m。項目區(qū)鉆孔總進尺為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)計項目區(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)計是根據(jù)已經(jīng)揭露的334工作面運順剖面、334工作面下段運輸聯(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)的測點坐標(biāo)，先計算出鉆孔軌跡中每個控制點和鉆孔靶點的X、Y值和軌跡方位，根據(jù)拐點和靶點附近的巷道測點的參數(shù)計算出Z值和鉆孔軌跡傾角，再根據(jù)每個控制點和靶點的值，運用插值計算方法，設(shè)計中間點的各參數(shù)值。這種設(shè)計計算方法，充分考慮到了煤層的各種變化情況，依據(jù)煤層的實際變化情況設(shè)計鉆孔軌跡，這就在設(shè)計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)計參數(shù)見附表）。（五）井身結(jié)構(gòu)設(shè)計第一次開鉆：采用Φ96mmPDC鉆頭鉆至10米，退鉆換Φ153mmPDC擴孔鉆頭擴至5米退鉆，下入5米長的Φ133mm護孔管，用聚氨酯固井。第二次開鉆：采用Φ96mmPDC鉆頭+孔底馬達 + 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。正常定向鉆進時，每施工6米對孔底進行一次參數(shù)測定，根據(jù)測定的參數(shù)和已掌握的現(xiàn)場實際地質(zhì)情況，調(diào)整鉆進方向，力求鉆孔按照設(shè)計軌跡和要求鉆進。（六）施工鉆場抽放聯(lián)接鉆孔開始正常施工時,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閥門控制抽放負壓，根據(jù)鉆孔瓦斯涌出量大小調(diào)節(jié)閥門，實行邊施工邊抽放,杜絕瓦斯噴孔事故的發(fā)生。（七）主要設(shè)備情況本項目的主要設(shè)備為ZDY6000LD(A)井下定向鉆機，它主要包括鉆機系統(tǒng)、鉆具組合和隨鉆定向系統(tǒng)，具體如下： 1．鉆機系統(tǒng)施工所用鉆機采用西安煤炭科學(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。該鉆機具有搬遷方便、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、工藝適應(yīng)性強、操作省力、安全可靠等優(yōu)點。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)型鉆機主要技術(shù)參數(shù)一覽表鉆孔傾角（176。）10176?！?0176。鉆機質(zhì)量（kg）7000回轉(zhuǎn)速度（rpm）50～190最大回轉(zhuǎn)扭矩（Nm）6000～1600主軸額定制動轉(zhuǎn)矩（Nm）650給進能力（kN）190起拔能力（kN）190行走速度（m/s）給進/起拔行程（mm）1000最大爬坡能力（176。）20電機功率（kW）90運輸狀態(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：，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度而又不浪費材料。，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)的即時隨鉆測量。、抗彎扭能力強，該鉆桿設(shè)計強度既可滿足孔底馬達鉆進要求又可滿足孔口動力回轉(zhuǎn)鉆進要求。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) 螺桿馬達螺桿鉆具主要由旁通閥、螺桿馬達（定子、轉(zhuǎn)子）總成、萬向軸總成、傳動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－螺桿馬達總成；3－萬向軸總成；4－傳動軸總成；5－鋼管；6－橡膠襯套；7－轉(zhuǎn)子采用螺桿馬達進行鉆進時 , 不需要鉆桿旋轉(zhuǎn) ，泥漿泵輸出的沖洗液經(jīng)旁通閥進入螺桿馬達，在馬達的進出口形成一定壓差，推動馬達的轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，通過萬向軸和傳動軸將轉(zhuǎn)速和扭矩傳遞給鉆頭，從而達到碎巖的目的。這樣減少了鉆桿與孔壁的摩擦阻力，因而在較小動力損失的情況下就能達到較大的鉆進能力。 (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，鉆頭保徑效果好，碎巖能力強、通水排渣流暢。試驗中該鉆頭配合螺桿鉆具鉆進取得了很好的效果，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個復(fù)合片均勻分布在鉆頭的四個翼片上，每個翼片上的四個復(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具有高效長壽命的特點，同時鉆頭的四翼結(jié)構(gòu)設(shè)計，發(fā)生卡埋鉆時，有利于鉆頭順利提離孔底，以避免鉆桿拔斷事故。試驗中主要利用此鉆頭進行擴孔，如圖4（2）所示。第三種是Φ94mm/Φ153mm擴孔鉆頭，由于試驗區(qū)煤層瓦斯大，瓦斯噴孔嚴(yán)重，所以在鉆進過程中必須安裝封孔裝置，以便鉆進的同時進行抽放瓦斯，此鉆頭主要用于在開孔時擴孔，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擴孔鉆頭圖4 實驗用鉆頭實物圖(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)，同時可實現(xiàn)鉆孔參數(shù)、軌跡的即時孔口顯示，便于施鉆人員隨時了解鉆孔施工情況，并及時調(diào)整工具面方向和工藝參數(shù)，使鉆孔盡可能的按照設(shè)計的軌跡延伸。四、鉆孔施工安全技術(shù)措施人員必須認真學(xué)習(xí)《煤礦安全規(guī)程》、《操作規(guī)程》和本抽放設(shè)計。人員必須按照設(shè)計參數(shù)進行施工，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)兆必須及時維修。必須安裝平穩(wěn)、牢固，鉆進過程中鉆機后方嚴(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，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，必須立即停電、撤人，不準(zhǔn)提鉆，并立即向調(diào)度室和隊領(lǐng)導(dǎo)匯報。施工時，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真學(xué)習(xí)《ZDY6000LD型井下定向抽放鉆機操作規(guī)程》。鉆孔過斷層時，根據(jù)第一個鉆孔探測到的斷層情況，及時調(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，根據(jù)鉆機施工能力，適當(dāng)穿巖層。1鉆機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)計汝箕溝煤礦534工作面瓦斯鉆抽放鉆孔進尺量統(tǒng)計表1號鉆場2號鉆場孔號孔深(m)孔深*(m)孔號孔深(m)孔深*