一种适用于煤矿井下硬岩钻进的方法.pdfVIP

2012年l0月 矿 业安 全 与环保 第39卷第5期 一 种适用于煤矿井下硬岩钻进的方法 张 俞 (中煤科工集团重庆研 究院，重庆 40~39) 摘要：根据煤矿井下硬岩钻孔施工工艺的发展情况，介绍了气动冲击回转钻进配套设备的组成及工 作原理，分析其工艺参数并给出了计算方法，结合在松藻煤矿的钻进工艺试验，证明在井下硬岩的瓦斯 抽采(放)孔、电缆孔等的施工中，气动冲击钻进工艺效果较为理想。 关键词：气动冲击；工艺参数；硬岩钻进；钻孔施工 中图分类号：TD421．25 文献标志码：B 文章编号：1008-4495(2012)05—0081—02 目前，我国煤矿井下钻孔施工多采用 回转钻进 孔 口除尘装置 冲击器 钎头 的方法，当钻进遇到硬岩或软硬交错地层时，其钻进 效率低、钻头寿命短、钻孔周期长、成本高，特别是在 软硬交错地层容易产生钻孔偏斜。这些问题长期影 响巷道电缆铺设、井下瓦斯抽放钻孔等工程进度。 而冲击回转钻进技术可大幅度提高钻进效率，能够 避免在坚硬地层中钻进时钻头打滑，防止井眼弯曲， 减轻钻具和钻头磨损 ，减少井 内事故，降低钻进成 本，是 目前解决硬岩钻进的有效方法之一_1J。 图1 气动冲击钻进不意图 1 气动冲击钻进配套设备 (含大量 FeS：晶粒)等，如此多变的岩性给松藻煤矿 施工瓦斯抽放孔、电缆孔等钻孔带来 了较大困难 。 气动冲击器是以压缩空气为循环动力的一种风 原有施工工艺主要采用复合片钻头进行回转钻进 ， 动冲击工具(能量转换装置)J，其产生的冲击功和 施工时钻头损坏频繁，钻孔跑偏时有发生，钻进效 冲击频率可以直接传给钻头，然后再通过钻机旋转 率低，成本较高。为了解决松藻煤矿硬岩钻孔施工 驱动，产生对孔底地层的脉动破碎作用，同时利用冲 的难题 ，在 松藻 煤矿二 区+100N3巷道 和一 区 击器排出的压缩空气对钻头进行冷却，将破碎后的 +5N4巷道开展了冲击器钻孔试验。冲击器性能 钻屑排 出环空返出井 口，从而实现孔底冲击旋转钻 参数见表 1。 进的 目的。 表 1 QCJQ90型冲击器性能参数 冲击回转钻进设备主要 由钻机、空压机、水辫、 钻杆、冲击器、钎头、油雾器和孔 口除尘装置等组成， 如图1所示。钻机通过钻具提供轴向压力和回转动 力；空压机产生压力空气经油雾器、水辫、钻杆到达 冲击器，驱动冲击器工作并润滑，再携带岩渣经孔 内 1)风压和风量。风压必须在冲击器的使用风压 环空返 出钻孔。 范围以内，风压过小则冲击器单次冲击功变小，无法 破碎岩石；风压过大则会导致冲击器 内部零件损坏， 2 钻进规程参数分析 降低其使用寿命。同时，风压必须稳定，且要求空压 松藻煤矿既有普通岩层(厂=6～8)，也有硅质石 机排气量基本保持不变。风量除了满足冲击器的额 灰岩这样的超硬岩层(-厂13)，还有较软的铝土岩层 定风压外，还应满足孔 内钻渣的有效排放的需求。 针对煤矿井下近水平孔施工，水平环空岩屑