煤矿井下瓦斯抽采钻孔钻进技术与装备ppt
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《瓦斯抽采基本知识》PPT模板课件
α
α=（Qt）/t
煤层透气性系数λ
λ=K/2μpn
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件
开采保护层时应考虑抽放被保护层瓦斯。
开采有煤与瓦斯突出危险煤层的。
4、煤层瓦斯抽采难易程度的指标
煤层抽放瓦斯难以程度（可行性）主要针对预抽方法而言， 主要有钻孔瓦斯流量衰减系数（瓦斯压力）和煤层透气性系 数两项指标，是用来衡量开采层瓦斯抽放难易程度的重要参 数。 根据这两项指标将未卸压原始煤层的抽放难以程度划分为三 类，即容易抽放、可以抽放和较难抽放。
类别
容易抽放 可以抽放 较难抽放
钻孔瓦斯流量衰减系数 d-1 ＜0.003 0.003~0.05 ＞0.05
煤层透气性系数 m2·MPa-2·d-1 ＞10 10~0.1 ＜0.1
5、瓦斯抽采的意义
瓦
瓦斯抽放是消除煤矿重大瓦斯事故的治本措施
斯
抽
放
瓦斯抽放能够解决矿井仅靠通风难以解决的问题，
的
降低矿井通风成本
瓦斯抽采基本知识
（Excellent handout training template）
☆瓦斯抽放发展概况
我国煤矿瓦斯抽放技术的发展
高透气性煤层抽放 瓦斯阶段
邻近层卸压抽放 瓦斯阶段
低透气性煤层强化 抽放瓦斯阶段
煤矿钻机ppt课件
检查钻机安装基础是否 稳固，检查传动系统、
液压系统是否正常。
钻头磨损严重
更换新钻头，调整切削 参数，提高切削效率。
05 煤矿钻机的安全 操作规程
操作前的准备
01
02
03
04
检查钻机状态
在开始操作前，应全面检查钻 机的各部件是否完好，确保没
有明显的破损或故障。
准备工具和材料
根据钻孔需求，准备合适的钻 头、钻杆、润滑油等必要的工
自动化技术提升
自动化技术将进一步提升煤矿钻机的效率和精度，减少人工干预和操作难度，提 高钻探的安全性和可靠性。
新材料与新技术的应用展望
新材料的应用
新型材料如高强度轻质材料、耐磨材料等将被广泛应用于煤 矿钻机，提高设备的耐用性和可靠性。
新技术的应用
虚拟现实、增强现实等技术将与煤矿钻机相结合，提供更加 直观、高效的操作和维护体验。
检查设备磨损情况
对钻机的主要部件进行检查，查看是否有过 度磨损的情况，如有需要应及时更换。
记录保养情况
对每次保养的情况进行记录，以便于日后对 设备的维护和管理。
06 煤矿钻机的发展 趋势与展望
智能化与自动化的发展趋势
智能化技术应用
随着人工智能和大数据技术的不断发展，煤矿钻机将更加智能化，能够实现自主 钻探、故障诊断和远程控制等功能。
煤矿钻机在矿井灭火救援中的应用
灭火材料输送
钻机可用于钻孔，将灭火 材料输送到着火区域，提 高灭火效率。
救援通道建立
在矿井灭火救援中，利用 钻机建立救援通道，便于 人员撤离和救援物资输送 。
气体监测
钻机能够钻孔监测矿井内 部气体成分和浓度，为灭 火救援提供科学依据。
04 煤矿钻机的维护 与保养
液压系统是否正常。
钻头磨损严重
更换新钻头，调整切削 参数，提高切削效率。
05 煤矿钻机的安全 操作规程
操作前的准备
01
02
03
04
检查钻机状态
在开始操作前，应全面检查钻 机的各部件是否完好，确保没
有明显的破损或故障。
准备工具和材料
根据钻孔需求，准备合适的钻 头、钻杆、润滑油等必要的工
自动化技术提升
自动化技术将进一步提升煤矿钻机的效率和精度，减少人工干预和操作难度，提 高钻探的安全性和可靠性。
新材料与新技术的应用展望
新材料的应用
新型材料如高强度轻质材料、耐磨材料等将被广泛应用于煤 矿钻机，提高设备的耐用性和可靠性。
新技术的应用
虚拟现实、增强现实等技术将与煤矿钻机相结合，提供更加 直观、高效的操作和维护体验。
检查设备磨损情况
对钻机的主要部件进行检查，查看是否有过 度磨损的情况，如有需要应及时更换。
记录保养情况
对每次保养的情况进行记录，以便于日后对 设备的维护和管理。
06 煤矿钻机的发展 趋势与展望
智能化与自动化的发展趋势
智能化技术应用
随着人工智能和大数据技术的不断发展，煤矿钻机将更加智能化，能够实现自主 钻探、故障诊断和远程控制等功能。
煤矿钻机在矿井灭火救援中的应用
灭火材料输送
钻机可用于钻孔，将灭火 材料输送到着火区域，提 高灭火效率。
救援通道建立
在矿井灭火救援中，利用 钻机建立救援通道，便于 人员撤离和救援物资输送 。
气体监测
钻机能够钻孔监测矿井内 部气体成分和浓度，为灭 火救援提供科学依据。
04 煤矿钻机的维护 与保养
煤矿专用定向钻机定向钻进技术与装备
户可根据需要选择进口泵车或国产 泥浆泵； 2.机架角度可以调节，油缸起拔力大； 3.采用先进的负载敏感系统和先导比 例控制系统，适应性好，操作方便； 4.采用进口的液压泵、多路阀、手柄、 泥浆泵等，可靠性高； 5.采用开闭可控式胶套卡盘和胶套夹 持器，可靠性高。
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
13000钻机优势
岩石钻孔深度 定向钻孔直径 孔底马达转矩
钻杆直径 给进/起拔力
最大转矩 电机功率
≥500m
≥800m
提高钻孔效率，降低孔内事故
96mm
120mm
提高钻孔瓦斯抽放效率
450N.m
800N.m
提高了钻机岩石钻进效率
73mm 160kN 6000N.m
89mm 280kN 13000N.m
ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
2.定向钻机系列简介——钻机
（3）ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
项目
钻进深度 开孔直径 终孔直径 钻杆直径 额定输出转速 额定输出扭矩 给进/起拔力 给进行程 正常给进速度 调斜角度 制动扭矩 爬坡能力 电机功率
外形尺寸
整机重量
单位
m mm mm mm r/min N.m kN mm m/min ° N.m ° kW
为降低钻机成本，对普通履带式钻机的进行定向化改进，设计了经济型 定向钻机，钻机结构尺寸进一步缩小，开孔角度调斜范围进一步扩大，性价 比大幅提高。可配备履带式泵车（进口）或底座式泥浆泵（国产）。
ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
履带式泵车（进口泵）
国产泥浆泵
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
13000钻机优势
岩石钻孔深度 定向钻孔直径 孔底马达转矩
钻杆直径 给进/起拔力
最大转矩 电机功率
≥500m
≥800m
提高钻孔效率，降低孔内事故
96mm
120mm
提高钻孔瓦斯抽放效率
450N.m
800N.m
提高了钻机岩石钻进效率
73mm 160kN 6000N.m
89mm 280kN 13000N.m
ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
2.定向钻机系列简介——钻机
（3）ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
项目
钻进深度 开孔直径 终孔直径 钻杆直径 额定输出转速 额定输出扭矩 给进/起拔力 给进行程 正常给进速度 调斜角度 制动扭矩 爬坡能力 电机功率
外形尺寸
整机重量
单位
m mm mm mm r/min N.m kN mm m/min ° N.m ° kW
为降低钻机成本，对普通履带式钻机的进行定向化改进，设计了经济型 定向钻机，钻机结构尺寸进一步缩小，开孔角度调斜范围进一步扩大，性价 比大幅提高。可配备履带式泵车（进口）或底座式泥浆泵（国产）。
ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
履带式泵车（进口泵）
国产泥浆泵
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
瓦斯抽采方法及钻场孔施工ppt课件
(b)
倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法
进风巷
轨
回
道 下
风 下
8108综放工作面
切 巷
山
山
回风巷
尾巷 (a)
裂隙带
倾向高抽巷
冒落带 (b)
回风巷 尾巷
下向孔抽采下邻近层瓦斯方法
3号层
尾巷
4号层
5号层
工作面回风巷
上向孔抽采下邻近层瓦斯方法
钻孔
A
A
2022 （4022）
8号煤层 9号煤层
12号煤层
A--A
8.顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽采采空区瓦斯方法
9.钻孔抽采老空区瓦斯方法
10.密闭插管抽采老采空区瓦斯方法
11.上隅角工作面瓦斯抽采方法
从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法
钻孔
钻场
回风巷
工作面
进风巷
从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带 瓦斯方法
A
B
B
A-A
A
B-B
密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚瓦斯方法
① 尽可能利用开采巷道抽采瓦斯，必要时可设专用抽采瓦斯巷道； ② 适应煤层的赋存条件及开采技术条件； ③ 有利于提高瓦斯抽采率； ④ 抽采效果好，抽采的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求； ⑤ 尽量采用综合抽采； ⑥ 抽采瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽采
成本低。
二 瓦斯抽采方法
目录
➢瓦斯基本知识 ➢瓦斯抽采方法 ➢钻场孔设计与施工 ➢瓦斯抽采新工艺新装备
一 瓦斯基本知识
瓦斯的性质
➢含气体义的：总井称下；以煤甲矿烷术（语C中H4可）专为指主甲的烷有。毒有害 ➢甲烷无色、无臭。 ➢瓦斯爆炸范围：4%≤CH4%≤16%。 ➢井下气体的成分：氧气、氮气、二氧化碳、
倾斜高抽巷抽采上邻近层瓦斯方法
进风巷
轨
回
道 下
风 下
8108综放工作面
切 巷
山
山
回风巷
尾巷 (a)
裂隙带
倾向高抽巷
冒落带 (b)
回风巷 尾巷
下向孔抽采下邻近层瓦斯方法
3号层
尾巷
4号层
5号层
工作面回风巷
上向孔抽采下邻近层瓦斯方法
钻孔
A
A
2022 （4022）
8号煤层 9号煤层
12号煤层
A--A
8.顶煤专用巷与埋（插）管相结合抽采采空区瓦斯方法
9.钻孔抽采老空区瓦斯方法
10.密闭插管抽采老采空区瓦斯方法
11.上隅角工作面瓦斯抽采方法
从回风巷布孔抽采卸压带、冒落带瓦斯方法
钻孔
钻场
回风巷
工作面
进风巷
从回风巷抬高钻场布孔抽采卸压带、冒落带 瓦斯方法
A
B
B
A-A
A
B-B
密闭回风巷横贯插管抽采采空区积聚瓦斯方法
① 尽可能利用开采巷道抽采瓦斯，必要时可设专用抽采瓦斯巷道； ② 适应煤层的赋存条件及开采技术条件； ③ 有利于提高瓦斯抽采率； ④ 抽采效果好，抽采的瓦斯量和浓度尽可能满足利用要求； ⑤ 尽量采用综合抽采； ⑥ 抽采瓦斯工程系统简单，有利于维护和安全生产，建设投资省，抽采
成本低。
二 瓦斯抽采方法
目录
➢瓦斯基本知识 ➢瓦斯抽采方法 ➢钻场孔设计与施工 ➢瓦斯抽采新工艺新装备
一 瓦斯基本知识
瓦斯的性质
➢含气体义的：总井称下；以煤甲矿烷术（语C中H4可）专为指主甲的烷有。毒有害 ➢甲烷无色、无臭。 ➢瓦斯爆炸范围：4%≤CH4%≤16%。 ➢井下气体的成分：氧气、氮气、二氧化碳、
煤矿瓦斯抽采PPT课件
促进煤炭行业健康发展
瓦斯抽采可以提高煤炭开采的安全性和效率，促进煤炭行 业的健康发展。
推动科技进步和创新
瓦斯抽采技术不断发展，推动了相关科技的进步和创新， 提高了我国在能源领域的国际竞争力。
02 瓦斯抽采技术概述
瓦斯抽采方法
01
02
03
04
地面钻孔抽采
通过地面钻孔将瓦斯从煤层中 抽出，主要适用于煤层瓦斯含
采。
瓦斯抽采钻机的种类繁多，常 见的有旋转钻机、冲击钻机和
复合钻机等。
瓦斯抽采钻机的选择应根据矿 井的地质条件和钻孔需求进行 选择，如钻孔直径、钻孔深度 和钻孔角度等参数。
瓦斯抽采钻机的操作和维护对 于保证其正常运行至关重要， 应遵循操作规程，定期进行检 查和维护。
瓦斯抽采测量仪器
01
瓦斯抽采测量仪器是用 于监测和测量瓦斯抽采 过程中的各种参数的仪 器。
瓦斯抽采管道的铺设应遵循规范，避 免出现弯曲、挤压和振动等情况，以 保证瓦斯输送的顺畅。
瓦斯抽采管道的材料应具备防爆、防 腐和防震等特点，以保证输送过程中 的安全。
瓦斯抽采管道的清洁度对于瓦斯的输 送效率具有重要影响，应定期进行清 洗和维护。
瓦斯抽采钻机
瓦斯抽采钻机是用于在煤层中 钻孔的设备，以便进行瓦斯抽
出并输送到地面。
瓦斯抽采泵的种类繁多，常见 的有螺杆泵、水环泵和柱塞泵
等。
瓦斯抽采泵的选型应根据矿井 瓦斯抽采的实际需求进行选择 ，如流量、扬程和功率等参数
。
瓦斯抽采泵的维护保养对于保 证其正常运行至关重要，应定 期进行清洗、润滑和检查等工
作。
瓦斯抽采管道
瓦斯抽采管道是连接瓦斯抽采泵与矿 井瓦斯抽采口的管道，负责输送瓦斯。
某煤矿瓦斯抽采安全管理案例
瓦斯抽采可以提高煤炭开采的安全性和效率，促进煤炭行 业的健康发展。
推动科技进步和创新
瓦斯抽采技术不断发展，推动了相关科技的进步和创新， 提高了我国在能源领域的国际竞争力。
02 瓦斯抽采技术概述
瓦斯抽采方法
01
02
03
04
地面钻孔抽采
通过地面钻孔将瓦斯从煤层中 抽出，主要适用于煤层瓦斯含
采。
瓦斯抽采钻机的种类繁多，常 见的有旋转钻机、冲击钻机和
复合钻机等。
瓦斯抽采钻机的选择应根据矿 井的地质条件和钻孔需求进行 选择，如钻孔直径、钻孔深度 和钻孔角度等参数。
瓦斯抽采钻机的操作和维护对 于保证其正常运行至关重要， 应遵循操作规程，定期进行检 查和维护。
瓦斯抽采测量仪器
01
瓦斯抽采测量仪器是用 于监测和测量瓦斯抽采 过程中的各种参数的仪 器。
瓦斯抽采管道的铺设应遵循规范，避 免出现弯曲、挤压和振动等情况，以 保证瓦斯输送的顺畅。
瓦斯抽采管道的材料应具备防爆、防 腐和防震等特点，以保证输送过程中 的安全。
瓦斯抽采管道的清洁度对于瓦斯的输 送效率具有重要影响，应定期进行清 洗和维护。
瓦斯抽采钻机
瓦斯抽采钻机是用于在煤层中 钻孔的设备，以便进行瓦斯抽
出并输送到地面。
瓦斯抽采泵的种类繁多，常见 的有螺杆泵、水环泵和柱塞泵
等。
瓦斯抽采泵的选型应根据矿井 瓦斯抽采的实际需求进行选择 ，如流量、扬程和功率等参数
。
瓦斯抽采泵的维护保养对于保 证其正常运行至关重要，应定 期进行清洗、润滑和检查等工
作。
瓦斯抽采管道
瓦斯抽采管道是连接瓦斯抽采泵与矿 井瓦斯抽采口的管道，负责输送瓦斯。
某煤矿瓦斯抽采安全管理案例
煤矿瓦斯抽采钻孔施工技术与装备----突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术
煤矿瓦斯抽采钻孔施工技 术与装备
——突出松软煤层井下深孔施工
2020/10/17
1
主要内容
一、概述 二、钻孔施工装备现状 三、瓦斯抽放钻孔施工技术
2020/10/17
2
一、概 述
瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措 施，从20世纪50年代开始，我国就将瓦斯抽 放作为治理煤矿瓦斯灾害的重要措施在高瓦 斯和突出矿井推广。2002年，国家煤矿安全 监察局制定了“先抽后采，以风定产，监测 监控”的煤矿瓦斯防治方针； 2006年，再 次明确煤矿瓦斯治理“必须坚持先抽后采、 治理与利用并举的方针”，进一步强化了瓦 斯抽放治理瓦斯灾害的地位。
因而，在施工顺煤层抽放钻孔时，用水作为排渣 介质是不利于深钻孔的施工。
2020/10/17
33
三、瓦斯抽放钻孔施工技术
1、顺层长钻孔排渣工艺 风力排渣
风力排渣用风作介质排渣和钻头冷却。其显著 的优点在于压风对孔壁的冲击较弱，对瓦斯解吸影 响小。因此，从技术上来看，风力排渣更适合于突 出煤层顺层长钻孔的施工。
其缺点是作业地点粉尘不易控制，多数矿井的 风压、流量也不能满足长钻孔的要求。
2020/10/17
34
三、瓦斯抽放钻孔施工技术
2、松软突出煤层打钻遇到的问题及原因分析
问题：喷孔、垮孔、堵孔和卡钻，严重的诱发瓦 斯突出。
喷孔时高压瓦斯气流向孔口喷出，承压瓦斯携带 的煤粉直接冲向巷道，并伴随煤炮声和气流冲击 声。有的短时间几分钟停止，也有的可延续到几 十分钟，表现为脉冲形式。此时巷道瓦斯严重超 限，只好停钻撤人。喷孔往往伴随着垮孔、堵孔 和卡钻的出现，往往无法继续钻进。
2020/10/17
19
二、钻孔施工装备现状
3、配套钻头
——突出松软煤层井下深孔施工
2020/10/17
1
主要内容
一、概述 二、钻孔施工装备现状 三、瓦斯抽放钻孔施工技术
2020/10/17
2
一、概 述
瓦斯抽采是防治煤矿瓦斯灾害事故的根本措 施，从20世纪50年代开始，我国就将瓦斯抽 放作为治理煤矿瓦斯灾害的重要措施在高瓦 斯和突出矿井推广。2002年，国家煤矿安全 监察局制定了“先抽后采，以风定产，监测 监控”的煤矿瓦斯防治方针； 2006年，再 次明确煤矿瓦斯治理“必须坚持先抽后采、 治理与利用并举的方针”，进一步强化了瓦 斯抽放治理瓦斯灾害的地位。
因而，在施工顺煤层抽放钻孔时，用水作为排渣 介质是不利于深钻孔的施工。
2020/10/17
33
三、瓦斯抽放钻孔施工技术
1、顺层长钻孔排渣工艺 风力排渣
风力排渣用风作介质排渣和钻头冷却。其显著 的优点在于压风对孔壁的冲击较弱，对瓦斯解吸影 响小。因此，从技术上来看，风力排渣更适合于突 出煤层顺层长钻孔的施工。
其缺点是作业地点粉尘不易控制，多数矿井的 风压、流量也不能满足长钻孔的要求。
2020/10/17
34
三、瓦斯抽放钻孔施工技术
2、松软突出煤层打钻遇到的问题及原因分析
问题：喷孔、垮孔、堵孔和卡钻，严重的诱发瓦 斯突出。
喷孔时高压瓦斯气流向孔口喷出，承压瓦斯携带 的煤粉直接冲向巷道，并伴随煤炮声和气流冲击 声。有的短时间几分钟停止，也有的可延续到几 十分钟，表现为脉冲形式。此时巷道瓦斯严重超 限，只好停钻撤人。喷孔往往伴随着垮孔、堵孔 和卡钻的出现，往往无法继续钻进。
2020/10/17
19
二、钻孔施工装备现状
3、配套钻头
瓦斯抽采培训课件ppt(96页)
30/60
1、人工放水器 人工放水器的原理如图7—1所示，管路工 作时，放水器的3、4阀门关闭，2阀门开启， 管路积水流入位置较低的放水器5内。当放水 时，首先关闭阀门2切断负压，打开阀门3、4， 放水器内的积水自动流出，水放完后，关闭阀 门3、4，打开阀门2。 这种放水器结构简单，工作可靠，但需专 人放水，可用于井下主、支管内。
各位学员大家好
瓦斯抽放设备与管理
2023年11月
2009年11月21日2时30分，黑龙江 龙煤集团鹤岗分公司新兴煤矿，三水平二 石门后组15层探煤道发生煤与瓦斯突出， 引起风流逆向，瓦斯随逆向风流进入二段 钢带机机头硐室发生爆炸。事故发生时全 矿井下作业人员528人，有420人安全升 井，截止到27日16时40分，遇难人员 108人。
10/60
空压机常用的压力单位换算 1MPa（兆帕）=1000kPa(千帕）=1000000Pa（帕 斯卡）
1bar（巴） = 0.1MPa 1atm（标准大气压）
=0.1013MPa=1.013bar=760mmHg=10.33mH2O 1kgf/cm2（工程公斤力）=0.981bar=0.0981Mpa 1psi（Lb/in2 ）=0.07031kgf/cm2=0.06893
主要有放水装置；防爆、防回火装置；控 制流量装置；放空和避雷装置等。
29/60
(一)放水器 抽放瓦斯管路工作时，不断有水积存在管路的 低洼处，为减少阻力保证管路安全有效的工作，应 及时排放积水。 在瓦斯抽放管路中每200～300m最长不超过 500m的低洼处应安设一只放水器。 放水器有两大类：人工放水器与自动放水器。
39/60
(五)放空管
瓦斯泵进、出口侧应设立放空管。 放空管出口至少高出地面10m，而 且至少高出20m范围内建筑物3m以上； 放空管必须接地； 放空管周围有高压线或其他易点燃 瓦斯因素时，应编制专门的安全措施。
煤矿瓦斯抽采
31
第三节 采空区瓦斯抽放方法 一、采空区瓦斯抽放的含义
开采厚煤层或邻近层处于冒落带时，
其中大量的瓦斯会直接进入采空区。当
回采工作面的采空区或老空区积存大量
瓦斯时，往往被漏风带入生产巷道或工
作面，造成瓦斯超限而影响生产，因而
应对采空区的瓦斯进行抽放。采空区抽放
瓦斯：抽放现采工作面采空区和老采空区的
抽放的目的就是通过抽放降低风流中的瓦 斯浓度，来改善矿井的安全生产条件和安全状 况。
3
• 瓦斯抽放的意义
• 1、减少瓦斯涌出，避免瓦斯燃烧或爆炸， 保证矿井安全生产；
• 2、防治煤与瓦斯突出，减少人员伤亡； • 3、瓦斯为工业生产和人民生活服务,变
害为利,创造良好的社会效益和经济效益； • 4、减少瓦斯对大气的污染,有利于生态
29
（一）、上邻近层瓦斯抽放
上邻近层瓦斯抽放即是邻近层位于开采层的 顶板，通过巷道或钻孔来抽放上邻近层的瓦斯。 根据岩层的破坏程度与位移状态可把顶板划分为 冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，底板划分为裂隙 带和变形带。冒落带高度一般为采厚的5倍，在 距开采层近、处于冒落带内的煤层，随冒落带的 冒落而冒落，瓦斯完全释放到采空区内，很难
管道附属装置有阀门、钻孔（钻场）连 接装置、排渣放水器等。
6
（二）、瓦斯泵 常用的瓦斯泵有水环真空泵、离心
式瓦斯泵和回转式瓦斯泵。水环真空泵的 特点是真空度高、负压大、安全性好（工 作室内充满介质，不会发生瓦斯爆炸）。
由于水环真空泵安全性好，抽放负 压大，所以煤矿使用较为广泛。
ZWY60/90 ZWY105/132
环境的保护
4
二、瓦斯抽放系统的构成
瓦斯抽放系统分为地面固定式瓦斯 抽放系统和井下临时瓦斯抽放系统。
第三节 采空区瓦斯抽放方法 一、采空区瓦斯抽放的含义
开采厚煤层或邻近层处于冒落带时，
其中大量的瓦斯会直接进入采空区。当
回采工作面的采空区或老空区积存大量
瓦斯时，往往被漏风带入生产巷道或工
作面，造成瓦斯超限而影响生产，因而
应对采空区的瓦斯进行抽放。采空区抽放
瓦斯：抽放现采工作面采空区和老采空区的
抽放的目的就是通过抽放降低风流中的瓦 斯浓度，来改善矿井的安全生产条件和安全状 况。
3
• 瓦斯抽放的意义
• 1、减少瓦斯涌出，避免瓦斯燃烧或爆炸， 保证矿井安全生产；
• 2、防治煤与瓦斯突出，减少人员伤亡； • 3、瓦斯为工业生产和人民生活服务,变
害为利,创造良好的社会效益和经济效益； • 4、减少瓦斯对大气的污染,有利于生态
29
（一）、上邻近层瓦斯抽放
上邻近层瓦斯抽放即是邻近层位于开采层的 顶板，通过巷道或钻孔来抽放上邻近层的瓦斯。 根据岩层的破坏程度与位移状态可把顶板划分为 冒落带、裂隙带和弯曲下沉带，底板划分为裂隙 带和变形带。冒落带高度一般为采厚的5倍，在 距开采层近、处于冒落带内的煤层，随冒落带的 冒落而冒落，瓦斯完全释放到采空区内，很难
管道附属装置有阀门、钻孔（钻场）连 接装置、排渣放水器等。
6
（二）、瓦斯泵 常用的瓦斯泵有水环真空泵、离心
式瓦斯泵和回转式瓦斯泵。水环真空泵的 特点是真空度高、负压大、安全性好（工 作室内充满介质，不会发生瓦斯爆炸）。
由于水环真空泵安全性好，抽放负 压大，所以煤矿使用较为广泛。
ZWY60/90 ZWY105/132
环境的保护
4
二、瓦斯抽放系统的构成
瓦斯抽放系统分为地面固定式瓦斯 抽放系统和井下临时瓦斯抽放系统。
矿井瓦斯抽采培训课件
封孔质量检测
瓦斯抽采封孔技术
流量控制阀选择与设置
根据瓦斯流量和管道压力要求，选择合适的流量控制阀并进行合理设置，实现瓦斯流量的有效控制。
流量控制系统集成
将流量计和控制阀集成于一体，实现瓦斯流量的自动化控制，提高瓦斯抽采效率。
流量计选型与安装
根据瓦斯抽采流量和管道特性，选择合适的流量计并进行合理安装，确保流量计准确测量瓦斯流量。
安装管道时应遵循相关规范和标准，确保管道的安装质量和安全性。同时，定期对管道进行维护和检查，及时发现和处理潜在问题。
瓦斯抽采泵站主要由泵、电机、底座、底座基础、进出水管路、阀门等组成。
瓦斯抽采泵站的组成
根据矿井瓦斯抽采的需求和特点，选择适合的泵型，如离心泵、螺杆泵等，以确保泵的运行效率和可靠性。
泵型的选择
瓦斯抽采作业安全防护措施
05
矿井瓦斯抽采案例分析
效果评估
该矿井瓦斯抽采工程实施后，瓦斯抽采量大幅增加，矿井安全生产得到了有效保障，同时也为矿区周边经济发展提供了支持。
案例概述
某矿井在进行瓦斯抽采时，采用了多种技术和方法，包括地面钻井、井下抽采等，最终实现了瓦斯的高效利用和矿井的安全生产。
抽采方法
计量系统的安装和维护
03
安装计量系统时应遵循相关规范和标准，确保计量系统的安装质量和安全性。同时，定期对计量系统进行维护和检查，及时发现和处理潜在问题。
瓦斯抽采计量系统
03
矿井瓦斯抽采技术
根据矿井地质条件和瓦斯来源，设计合理的钻孔布局和参数，以达到最佳的瓦斯抽采效果。
瓦斯抽采钻孔设计
选择合适的钻孔施工设备，掌握钻孔施工工艺，确保钻孔施工质量，满足瓦斯抽采需求。
密闭式抽采
矿井瓦斯抽采的方法
瓦斯抽采封孔技术
流量控制阀选择与设置
根据瓦斯流量和管道压力要求，选择合适的流量控制阀并进行合理设置，实现瓦斯流量的有效控制。
流量控制系统集成
将流量计和控制阀集成于一体，实现瓦斯流量的自动化控制，提高瓦斯抽采效率。
流量计选型与安装
根据瓦斯抽采流量和管道特性，选择合适的流量计并进行合理安装，确保流量计准确测量瓦斯流量。
安装管道时应遵循相关规范和标准，确保管道的安装质量和安全性。同时，定期对管道进行维护和检查，及时发现和处理潜在问题。
瓦斯抽采泵站主要由泵、电机、底座、底座基础、进出水管路、阀门等组成。
瓦斯抽采泵站的组成
根据矿井瓦斯抽采的需求和特点，选择适合的泵型，如离心泵、螺杆泵等，以确保泵的运行效率和可靠性。
泵型的选择
瓦斯抽采作业安全防护措施
05
矿井瓦斯抽采案例分析
效果评估
该矿井瓦斯抽采工程实施后，瓦斯抽采量大幅增加，矿井安全生产得到了有效保障，同时也为矿区周边经济发展提供了支持。
案例概述
某矿井在进行瓦斯抽采时，采用了多种技术和方法，包括地面钻井、井下抽采等，最终实现了瓦斯的高效利用和矿井的安全生产。
抽采方法
计量系统的安装和维护
03
安装计量系统时应遵循相关规范和标准，确保计量系统的安装质量和安全性。同时，定期对计量系统进行维护和检查，及时发现和处理潜在问题。
瓦斯抽采计量系统
03
矿井瓦斯抽采技术
根据矿井地质条件和瓦斯来源，设计合理的钻孔布局和参数，以达到最佳的瓦斯抽采效果。
瓦斯抽采钻孔设计
选择合适的钻孔施工设备，掌握钻孔施工工艺，确保钻孔施工质量，满足瓦斯抽采需求。
密闭式抽采
矿井瓦斯抽采的方法
矿井瓦斯抽采-培训课件
矿井瓦斯抽采的设备和工具
瓦斯检测仪器
展示先进的瓦斯检测仪器，帮助矿 工快速探测和监测瓦斯浓度。
通风系统
介绍高效的通风设备，确保矿井中 的瓦斯能够及时被排除。
瓦斯抽采设备
展示专业的瓦斯抽采设备，帮助矿 工有效减少瓦斯积聚。
矿井瓦斯抽采的安全注意事项
1 防爆装备
强调矿工必须佩戴符合安全标准的防爆装备，如防爆头盔和防爆服。
2 操作规程
提醒矿工遵守瓦斯抽采的操作规程，确保操作正确且安全。
3 培训和演练
强调矿工需要定期接受瓦斯抽采的培训和应急演练，提高应对危险情况的能力。
矿井瓦斯抽采案例分析
事故回顾
讲解发生在其他矿场的瓦斯事故案例，分析事故原因和教训。
成功故事
分享那些运用瓦斯抽采技术成功保障矿场安全的故事，激励学员争取更高的安全标准。
矿井瓦斯抽采的前景和挑战
探讨矿井瓦斯抽采未来的发展趋势和面临的挑战，以及如何应对技术和安全方面的新需求。
矿井瓦斯抽采培训课程及资源
培训课程
介绍我们的矿井瓦斯抽采培训课程，覆盖从基础知识到高级技术的全方位教学。
学习资源
推荐矿井瓦斯抽采相关的学习资源，如书籍、网站和研究报告。
专家支持
提供专家支持和咨询服务，帮助解决学员在瓦斯抽采过程中遇到的问题。
矿井瓦斯抽采-培训课件
欢迎参加矿井瓦斯抽采培训课件！了解矿井瓦斯的定义、背景，以及如何进 行抽采以确保矿山安全。
矿井瓦斯抽采的原理和方法
1
原理
了解瓦斯在矿井中的形成原因，以及其对矿工安全的潜在威胁。
2
检测方法
介绍常见的瓦斯检测方法术
讨论常用的瓦斯抽采技术，如钻孔抽采和通风抽采。
矿井瓦斯抽采
35.0
1996
92.8
90.0 135.7 215.0
背景——70年代能源危机
一、概 论
矿井瓦斯抽采现状
国内 ➢ 煤层气资源30~35万亿m3(埋深2000m以内)
加拿大 57~85万亿m3 前苏联 52.1万亿m3 美 国 2.1~11.4万亿m3 波 兰 1.3万亿m3
➢ 抽采量
80年代 2.8~3.8亿m3/a 90年代 4~8.7亿m3/a 2000年起大幅上升
增大近3000倍
工作面瓦斯抽采率η 60%以上
突出危险完全消除
工作面相对瓦斯涌出量 25m3/t—5m3/t
回风流平均瓦斯浓度 1.15%—0.5%
煤巷月进度
40~60m—200m以上
工作面日产量
1700t/d—5100t/d
一、概 论
实例2
淮南矿业集团
方针 可保尽保，应抽尽抽 效果 瓦斯抽采量
一次死亡100人以上的特别重大事故4起，共死亡613人
特别是2月14日，阜新孙家湾煤矿，瓦斯爆炸，死亡214人 建国以来第二次，改革开放以来的第一次，给国家财产和 人民生命带来了巨大损失，在国内外造成了极坏的影响
一、概 论
瓦斯抽采的必要性
煤矿发生一次死亡10人以上的特大事故主要是瓦斯事故 58起特大事故，瓦斯事故40起，占69% 特大瓦斯事故呈上升趋势
一、概
瓦斯抽采的必要性 确保安全生产 我国煤矿瓦斯灾害非常严重 百万吨死亡率高
1999年 2000年 2001年 2002年 2004年 2005年 2006年
中国 6.08
6 6.02
5 3.08 2.81 2.041
南非 0.13
印度 0.42 12倍
煤矿瓦斯抽采钻孔施工技术和装备突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术课件
5、引进国外定向长钻孔钻机的应用情况 ➢ 2019～2019年间，山西亚美大宁能源有限公司大
宁煤矿、晋城无烟煤矿业集团公司引进了4套美国 和澳大利亚生产的采用孔底马达定向钻进的千米 钻机，用于煤矿井下定向长钻孔抽采瓦斯。使用 情况很不错。 ➢ 大宁煤矿为高瓦斯矿井，预抽本煤层（3号煤层） 瓦斯为主，最大孔深达1002m。至2019年底已完成 钻孔数1980个，累计进尺803753m，抽混合瓦斯 9.05亿m3。 ➢ 据不完全统计，近几年国内已定购的澳大利亚 VLD1000定向长钻孔钻进设备多达50余套。
2024/7/31
5
一、概 述
10个煤矿瓦斯治理与利用示范工程建设项目
根据各示范点的特点和条件，集成瓦斯治理与利 用的先进适用技术，并总结推广应用。
➢龙煤集团鹤岗分公司、沈阳煤业集团、抚顺矿 业集团
➢淮南矿业集团、淮北矿业集团 ➢郑州煤炭集团、焦作煤业集团 ➢阳泉煤业集团、晋城煤业集团 ➢松藻煤电公司
叶片、插接式螺旋钻杆
2024/7/31
晋城赵庄矿50 mm×1 000 mm的浅槽螺旋 钻杆
17
二、钻孔施工装备现状
3、配套钻头 ➢煤矿井下瓦斯抽放钻孔施工钻头一般以硬质
合金和金刚石复合片(PDC)钻头为主。硬质 合金钻头一般目前大多数煤矿为提高 钻进效率、节省起下钻时间，一般都采用 PDC钻头。
2024/7/31
3
一、概 述
松软突出煤层（硬度系数f≤1）渗透性差、瓦斯 含量高。钻进过程中，容易产生垮孔、卡钻、喷 孔等现象。我国在松软突出煤层虽然有钻孔深度 超过150m甚至达到240m的记录，但大部分的钻孔 深度都在100m以下，且成孔率低，防突成本和瓦 斯抽放成本很高。我国松软煤层在所开采煤层中 所占比例较大，因此，松软突出煤层的钻进成孔 问题一直是个亟待解决的难题。
煤矿的瓦斯抽采与利用技术
Part Three
瓦斯利用技术
瓦斯利用方式
压缩：将瓦斯压缩后储存或 运输，用于工业生产或民用
燃烧：将瓦斯作为燃料，用 于发电、供热等
液化：将瓦斯液化后储存或 运输，用于工业生产或民用
化学转化：将瓦斯转化为其 他化学品，如甲醇、氢气等，
用于工业生产或民用
瓦斯利用设备
瓦斯输送管道：用于输送瓦 斯，防止泄漏
瓦斯利用效率评估
瓦斯利用效率的定义和计算方 法
影响瓦斯利用效率的因素分析
提高瓦斯利用效率的技术措施
瓦斯利用效率的监测和评价方 法
Part Four
瓦斯抽采与利用的 安全管理
瓦斯抽采安全管理措施
制定严格的安全管理制度， 明确职责和权限
加强员工培训，提高安全 意识和操作技能
定期进行安全检查，及时 发现和整改安全隐患
瓦斯抽采与利用的投入产出比评估
瓦斯抽采设备 投入：包括钻 机、泵、管路 等设备，以及 维护和更新费
用
瓦斯利用设备 投入：包括压 缩机、净化设 备、发电设备 等，以及维护
和更新费用
瓦斯抽采与利 用的产出：包 括瓦斯发电、 瓦斯供热、瓦 斯化工等，以 及节省的能源 成本和环境效
益
投入产出比计 算：通过计算 瓦斯抽采与利 用的总投入与 总产出，评估
瓦斯抽采与利用的环境保护是实现可持续发展的重要途径 采用先进的瓦斯抽采与利用技术，减少对环境的污染和破坏 加强环境保护法律法规的制定和执行，确保瓦斯抽采与利用的可持续性 提高公众的环保意识和参与度，共同推动瓦斯抽采与利用的可持续发展
THANKS
汇报人：
态环境
土地资源破坏： 瓦斯抽采可能 导致地面沉降、 裂缝等，影响 土地资源和农
矿井瓦斯抽采技术
安全
经济
环保
抽放瓦斯难易程度指标
▲钻孔流量衰减系数 ▲ 煤层透气性系数
类别
容易抽放 可以抽放 较难抽放
钻孔瓦斯流量衰减系数 d-1
＜0.003 0.003~0.05 ＞0.05
煤层透气性系 数 m2·MPa-2·d-1 ＞10
10~0.1
＜0.1
矿井瓦斯抽放方法
分类 抽放方法
开采层 抽采瓦 斯
未卸压 抽放
技术参数: 在抽放期间，要严格抽放瓦斯钻孔管理，发现钻孔大量漏气时，必须及 时关闭，以免影响整个抽放系统的抽放负压及瓦斯浓度。
应用说明: 焦作九里山矿。
2,邻近层瓦斯抽放
邻近层瓦斯抽放方法类型
上邻近层卸压瓦 斯抽放方法
下邻近层卸压瓦斯 抽放方法
钻孔抽放瓦斯方式
巷道抽放瓦斯方式
钻孔—巷道混合抽放瓦 斯方式
插管抽放
存高压瓦斯时
1, 开采层瓦斯抽放（采）
（1）开采层抽放（采）适用条件 ①本煤层瓦斯含量较大, 通风方法难
以解决。 ②煤层透气性系数一般大于0.23㎡
/(MPa2·d) , 而单孔瓦斯流量也大于 0.1m³/min, 中厚煤层的预抽效果较好。
③在采掘部署上, 能保证抽放瓦斯的 工程施工和2~5年的抽采时间。
边掘边抽 卸压瓦斯 抽放方法
边采边 抽卸压 瓦斯抽 放方法
开采保护 层抽放开 采煤层卸 压瓦斯方 法
水力 压裂 法
水力割缝 长钻孔控 其它强
法
制预裂爆 化卸压
破法
法
本层采掘巷 道周边卸压 瓦斯抽放方 法
层外先采 卸压瓦斯 抽放方法
开采煤层瓦斯抽放方法
• ①穿层钻孔
煤层群穿层钻孔抽放瓦斯示意图
瓦斯抽采方法及钻场孔施工PPT文档共53页
瓦斯抽采方法及钻场孔施工
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
1、合法而稳定的权力在使用得当时很 少遇到 抵抗。 ——塞 ·约翰 逊 2、权力会使人渐渐失去温厚善良的美 德。— —伯克
3、最大限度地行使权力总是令人反感 ；权力 不易确 定之处 始终存 在着危 险。— —塞·约翰逊 4、权力会奴化一切。——塔西佗
5、虽然权力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ一头固执的熊，可是金 子可以 拉着它 的鼻子 走。— —莎士 比
31、只有永远躺在泥坑里的人，才不会再掉进坑里。——黑格尔 32、希望的灯一旦熄灭，生活刹那间变成了一片黑暗。——普列姆昌德 33、希望是人生的乳母。——科策布 34、形成天才的决定因素应该是勤奋。——郭沫若 35、学到很多东西的诀窍，就是一下子不要学很多。——洛克
煤矿开采的井下瓦斯抽采和利用技术 (2)
智能化监控
推广应用智能化瓦斯监控系统，实现瓦斯监 控的实时化、远程化和智能化。
完善法规标准
制定和完善瓦斯安全管理相关法规和标准， 强化煤矿企业安全主体责任。
应急救援体系
建立完善的煤矿瓦斯事故应急救援体系，提 高应对突发事件的快速反应能力。
THANKS
感谢观看
瓦斯利用技术发展趋势
01
02
03
高效燃烧技术
研发和应用高效瓦斯燃烧技术，提高 瓦斯利用率和燃烧效率，减少对环境
的影响。
燃气轮机技术
研究利用燃气轮机技术，将瓦斯转化 为机械能或电能，提高瓦斯利用价值
。
瓦斯制氢技术
研究利用瓦斯制取氢气的新技术，满 足氢能市场需求，提高瓦斯附加值。
瓦斯安全管理发展趋势
井下钻孔抽采
在井下煤层进行钻孔，将瓦斯抽出至回风巷或专用瓦 斯巷，再通过管道输送到地面。
巷道抽采
利用巷道作为瓦斯通道，在巷道内设置抽采孔进行瓦 斯抽采。
瓦斯抽采设备
01
瓦斯抽采泵
用于将瓦斯从煤层中抽出，需具 备高负压、大流量、低噪音等特 点。
02
瓦斯抽采管道
03
瓦斯抽采监测系统
用于将瓦斯从抽采地点输送到利 用或排放地点，需具备耐压、耐 腐蚀、阻燃等特点。
用于监测瓦斯抽采过程中的各项 参数，如瓦斯浓度、压力、流量 等，以确保安全。
瓦斯抽采技术应用
高瓦斯矿井
对于瓦斯含量较高的矿井，采用 瓦斯抽采技术可以有效降低矿井 瓦斯浓度，提高矿井安全性。
突出矿井
对于具有煤与瓦斯突出风险的矿 井，采用瓦斯抽采技术可以降低 煤层瓦斯压力，减少突出的发生 。
瓦斯利用
抽采出的瓦斯可用于民用燃气、 工业用气、发电等领域，实现资 源的有效利用。
推广应用智能化瓦斯监控系统，实现瓦斯监 控的实时化、远程化和智能化。
完善法规标准
制定和完善瓦斯安全管理相关法规和标准， 强化煤矿企业安全主体责任。
应急救援体系
建立完善的煤矿瓦斯事故应急救援体系，提 高应对突发事件的快速反应能力。
THANKS
感谢观看
瓦斯利用技术发展趋势
01
02
03
高效燃烧技术
研发和应用高效瓦斯燃烧技术，提高 瓦斯利用率和燃烧效率，减少对环境
的影响。
燃气轮机技术
研究利用燃气轮机技术，将瓦斯转化 为机械能或电能，提高瓦斯利用价值
。
瓦斯制氢技术
研究利用瓦斯制取氢气的新技术，满 足氢能市场需求，提高瓦斯附加值。
瓦斯安全管理发展趋势
井下钻孔抽采
在井下煤层进行钻孔，将瓦斯抽出至回风巷或专用瓦 斯巷，再通过管道输送到地面。
巷道抽采
利用巷道作为瓦斯通道，在巷道内设置抽采孔进行瓦 斯抽采。
瓦斯抽采设备
01
瓦斯抽采泵
用于将瓦斯从煤层中抽出，需具 备高负压、大流量、低噪音等特 点。
02
瓦斯抽采管道
03
瓦斯抽采监测系统
用于将瓦斯从抽采地点输送到利 用或排放地点，需具备耐压、耐 腐蚀、阻燃等特点。
用于监测瓦斯抽采过程中的各项 参数，如瓦斯浓度、压力、流量 等，以确保安全。
瓦斯抽采技术应用
高瓦斯矿井
对于瓦斯含量较高的矿井，采用 瓦斯抽采技术可以有效降低矿井 瓦斯浓度，提高矿井安全性。
突出矿井
对于具有煤与瓦斯突出风险的矿 井，采用瓦斯抽采技术可以降低 煤层瓦斯压力，减少突出的发生 。
瓦斯利用
抽采出的瓦斯可用于民用燃气、 工业用气、发电等领域，实现资 源的有效利用。
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煤层硬度系数小于1，煤质松软，在煤层中难以成孔，采用梳状钻孔进行瓦
斯抽采。梳状钻孔技术是通过在目标煤层上（下）较稳定岩层施工水平长钻孔， 并进行分 支穿入煤层实现难成孔软煤层的瓦斯有效长期抽采。
底板梳状定向钻孔示意图
顶板梳状定向钻孔示意图
4-定向钻进技术与装备的应用
模式二：梳状定向钻孔抽采瓦斯
施工梳状定向钻孔分为前进式和后退式两种方式。
地面竖井压裂区域，利用集束
型定向钻孔在井下排水并进行 水位控制，地面竖井进行煤层 气无动力抽采，实现采气、排 水分离作业，形成地面、井下 煤层气立体化抽采模式。
煤层气地面、井下立体化抽采剖面图 煤层气地面、井下立体化抽采示意图
4-定向钻进技术与装备的应用
模式四：井上下联合抽采瓦斯
目标直井（ YH-075 ）是一口取芯生产井， 2008年8月3日完井，完井深度为505.90m， 完井方式为射孔压裂，钻井的是一方面是 获取储层资料，另一方面是开发利用 3# 煤 层的煤层气、降低煤层瓦斯含量。
铜川下石节煤矿高位定向长钻孔平面布置图
4-定向钻进技术与装备的应用
模式三：顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯
晋煤集团寺河煤矿在 W1305工作
面顶板布置了四个高位定向钻
孔，钻孔平面间距 14-16m ，钻 孔剖面上在煤层顶板以上约28m，
即4.6倍采高，成孔后通过扩孔
工艺，实现钻孔终孔直径 153mm。
4-定向钻进技术与装备的应用
（单孔最深达到1111.6m，开分支7次，探顶5次）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式一：集束型定向钻孔抽采瓦斯
2011年8月大佛寺煤矿2#辅运大巷1#钻场4#钻孔
（孔深1212m，探顶两次，开分支5次。纯瓦斯流量达到8.27m³/min）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式一：集束型定向钻孔抽采瓦斯
2.3 底板穿层钻孔
近水平定向成孔工艺，钻孔轨迹可精确控制，可有效增加过煤
有效孔段，提高穿层钻孔的瓦斯卸压抽采效果。
底板岩巷
3-定向钻进装备系统组成
3.1 定向钻机
针对国内巷道要求进行了钻机的系列化配套 分体式钻机：钻机与动力泥浆泵分开适合于小断面巷道
ZDY4000LD 适应小型矿井巷道断面 （长4m³宽4m³高3m）
面
剖 面
淮北朱仙庄煤矿梳状定向钻孔施钻轨迹图
4-定向钻进技术与装备的应用-井下瓦斯抽采
模式二：梳状定向钻孔抽采瓦斯
焦作九里山煤矿梳状定向钻孔施钻轨迹图
（主孔深510m，梳状分支孔7个，试验总进尺848m ）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式二：梳状定向钻孔抽采瓦斯
梳状钻孔1月中旬开始抽 采，截止5月底，共抽采煤 层气88173m3。抽采存量最 大3.32m3/min. 高位钻场1月初开始抽采， 截止5月底，共抽采煤层气
定向/回转钻进额定转 矩/N²m 额定转速/r/min
73/89/95
3000 ～ 800/6000～ 1600 50 ～190
起拔能力/kN
给进能力/kN 电机功率/kW 外形尺寸（长³宽³ 高）/mm
180
180 90 3500 ³ 2200³1900
ZDY6000LD(A)
3-定向钻进装备系统组成
YHD2-1000
便携式
测量精度：机载式位 Nhomakorabea±1.5° 工具面：±1.5°
3-定向钻进装备系统组成
3.3 随钻测量系统
实现钻孔轨迹的精确测量、计算及三维显示
4-定向钻进技术与装备的应用
井下水平定向长钻孔最大主孔深度1212m，单孔最多分支孔
24个，最大分支孔深度915m，水平偏差小于孔深的5‰，垂直 偏差小于孔深的1‰，为各应用矿区在瓦斯抽采和利用方面创造
煤矿安全生产地质保障技术与装备交流研讨会
汇报人：李泉新
中国煤炭科工集团西安研究院有限公司
2014 ● 义马
煤矿安全生产地质保障技术与装备交流研讨会
煤矿井下钻探技术与装备
煤矿井下瓦斯抽采钻孔钻进技术与装备
煤矿水害防治与救援钻进技术与装备
煤矿井下坑道钻进技术新进展及发展方向
煤矿安全生产地质保障技术与装备交流研讨会
了可观的间接经济效益 。
煤矿瓦斯抽采 中硬煤层和松软煤层
煤矿井下探放水 煤矿井下底板注浆
煤矿井下隐蔽地质致
灾因素探测治理
4-定向钻进技术与装备的应用
4.1 定向钻进技术与装备应用于井下瓦斯抽采
定向钻进用于井下煤层气（瓦斯）抽采的四种模式
集束型定向钻 孔抽采煤层气
梳状定向钻孔 抽采煤层气
顶板高位定向长 井上下联合抽 钻孔抽采煤层气 采煤层气
孔流量达到30m³/min；四
个钻孔平均总流量达到30 m³/min以上；日平均抽采 量达到43000m³以上；回 采工作面上隅角及回风巷
高位钻孔总管路瓦斯抽采流量随时间变化
瓦斯浓度显著降低。
高位钻孔总管路瓦斯抽采流量随工作面推进变化
4-定向钻进技术与装备的应用
模式四：井上下联合抽采瓦斯
煤矿井下集束定向钻孔群穿过
井下水平定向孔施工钻场位于寺河 矿西盘区 W23014 巷与 W2301 工作面
辅撤交汇处；试验孔 5 月 10 日开孔，
通过注水泥浆方式固定钢质封孔管，
井下定向孔水平面内实钻轨迹
封孔长度 9.0m ； 5 月 13 日终孔，最 大主孔深度 252m ，分支孔 6 个，总 进尺536m。
引 言
存在技术难题：
钻孔测斜手段单一，钻孔轨迹不可控，钻孔偏斜严重，钻孔深度
有限，钻孔施工周期长，严重影响井下瓦斯抽采效果。
松软突出煤层在我国可采煤层中占有相当大的比例，松软突出煤
层中成孔困难、成孔深度浅、且成孔后孔壁易坍塌、瓦斯抽采效果 差。
穿层钻孔遇煤段较短，钻孔利用率低，瓦斯卸压抽采效果不好。
某煤矿工作面梳状钻孔煤层气抽采量曲线图
53887m3。
梳状钻孔抽采煤层效果较好， 能够满足煤矿井下松软煤层 煤层气抽采的需要。
某煤矿工作面高位钻场煤层气抽采量曲线图
4-定向钻进技术与装备的应用
模式三：顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯
技术特点 钻孔轨迹 优点 钻进效率高 成孔率高
可实时精
确测量 钻孔轨迹
本煤层长钻孔
顶板高位长钻孔
底板穿层斜钻孔
2-随钻定向钻进与常规回转钻进优势对比
2.1本煤层瓦斯抽采钻孔
常规回转工艺进行本煤层瓦斯抽采钻孔施工时，存在以下不足：
钻孔深度有限
钻孔数量多
劳动强度大
施工周期长
封孔质量差
2-随钻定向钻进与常规回转钻进优势对比
2.1本煤层瓦斯抽采钻孔
近水平定向钻进工艺进行本煤层瓦斯抽采钻孔施工的技术优势：
工 作 面
长
度 较 长
集束型定向钻孔瓦斯抽采（宁夏汝箕沟煤矿）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式一：集束型定向钻孔抽采瓦斯
工
作
保德煤矿五盘区81503综采工作面定向钻孔平面布置图
（钻孔平均深度达到800米以上，100m瓦斯抽采效率达到常规钻孔的5倍，瓦斯抽采浓度达到85%以上）
面
长
度 较 长
保德煤矿81306回撤通道2号钻场3#钻孔剖面示意图
单孔瓦斯抽采量，随钻测量定向钻进装备施工钻孔瓦斯抽采量是常规回转 钻进装备的3-5倍。
整个工作面瓦斯抽采量，随钻测量定向钻进方法施工的钻孔覆盖的工作面
抽采量是常规回转钻进施工方法的3-4倍。
某矿每百米钻孔瓦斯抽采效果对比
某矿相同条件下工作面瓦斯抽采量对比
4-定向钻进技术与装备的应用
模式二：梳状定向钻孔抽采瓦斯
即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变
弯。同时随钻测量仪器实时监测钻孔参数， 进而确定造斜工具的造斜方向。
定向钻进过程
1-随钻定向钻进技术原理
1.2 随钻定向钻进装备系统组成
专用定向钻具 千米履带定向钻机 配套钻进工艺 随钻测控仪器
8
2-随钻定向钻进与常规回转钻进优势对比
目前我国煤矿井下瓦斯抽采钻孔常用的三种布置形式。
3.2 中心通缆钻杆
中心通缆式高强度大通孔钻杆
3-定向钻进装备系统组成
3.2 中心通缆钻杆
通过钻具中心布设弹性接触式绝缘电缆，既能输送高压水流， 又可实现孔底测量探管与孔口监视器信号传输。
3-定向钻进装备系统组成
3.3 随钻测量系统
YHD1-1000
YHD1-1000（A） 机载式 倾 角：±0.2° 方
模式三：顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯
靠近工作面中心的4#的钻
孔纯瓦斯流量最大达到
30m³/min，随着抽采时间 的推移，边缘的1#、2#、
3#钻孔抽采流量也逐渐上
升。 随着工作面不断推进，高 位钻孔抽采流量呈逐渐上 升趋势。
4-定向钻进技术与装备的应用
模式三：顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯
寺河矿W1305工作面大直 径定向高位钻孔：最大单
534工作面施工钻孔总进尺为12868.5m，共施工了23个孔，最 大月进尺2308米，最大单班进尺108米，最大穿煤率96.7%。
工 作
面
长 度 较 短
集束型定向钻孔瓦斯抽采（宁夏汝箕沟煤矿）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式一：集束型定向钻孔抽采瓦斯
32215工作面施工总进尺7000米，施工10个主孔，14个分支孔， 最深孔961m，平均钻孔深度大于700m，穿煤率100%。
YH-075排采井场
YH-075 井于 2009 年 4 月开始产气，最
YH-075产气历史数据
初日均产气量为750m³左右；2009年9
月后日均产气量达到 3000m³ 以上； 2012 年 4 月以来，日均产气量维持在
斯抽采。梳状钻孔技术是通过在目标煤层上（下）较稳定岩层施工水平长钻孔， 并进行分 支穿入煤层实现难成孔软煤层的瓦斯有效长期抽采。
底板梳状定向钻孔示意图
顶板梳状定向钻孔示意图
4-定向钻进技术与装备的应用
模式二：梳状定向钻孔抽采瓦斯
施工梳状定向钻孔分为前进式和后退式两种方式。
地面竖井压裂区域，利用集束
型定向钻孔在井下排水并进行 水位控制，地面竖井进行煤层 气无动力抽采，实现采气、排 水分离作业，形成地面、井下 煤层气立体化抽采模式。
煤层气地面、井下立体化抽采剖面图 煤层气地面、井下立体化抽采示意图
4-定向钻进技术与装备的应用
模式四：井上下联合抽采瓦斯
目标直井（ YH-075 ）是一口取芯生产井， 2008年8月3日完井，完井深度为505.90m， 完井方式为射孔压裂，钻井的是一方面是 获取储层资料，另一方面是开发利用 3# 煤 层的煤层气、降低煤层瓦斯含量。
铜川下石节煤矿高位定向长钻孔平面布置图
4-定向钻进技术与装备的应用
模式三：顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯
晋煤集团寺河煤矿在 W1305工作
面顶板布置了四个高位定向钻
孔，钻孔平面间距 14-16m ，钻 孔剖面上在煤层顶板以上约28m，
即4.6倍采高，成孔后通过扩孔
工艺，实现钻孔终孔直径 153mm。
4-定向钻进技术与装备的应用
（单孔最深达到1111.6m，开分支7次，探顶5次）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式一：集束型定向钻孔抽采瓦斯
2011年8月大佛寺煤矿2#辅运大巷1#钻场4#钻孔
（孔深1212m，探顶两次，开分支5次。纯瓦斯流量达到8.27m³/min）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式一：集束型定向钻孔抽采瓦斯
2.3 底板穿层钻孔
近水平定向成孔工艺，钻孔轨迹可精确控制，可有效增加过煤
有效孔段，提高穿层钻孔的瓦斯卸压抽采效果。
底板岩巷
3-定向钻进装备系统组成
3.1 定向钻机
针对国内巷道要求进行了钻机的系列化配套 分体式钻机：钻机与动力泥浆泵分开适合于小断面巷道
ZDY4000LD 适应小型矿井巷道断面 （长4m³宽4m³高3m）
面
剖 面
淮北朱仙庄煤矿梳状定向钻孔施钻轨迹图
4-定向钻进技术与装备的应用-井下瓦斯抽采
模式二：梳状定向钻孔抽采瓦斯
焦作九里山煤矿梳状定向钻孔施钻轨迹图
（主孔深510m，梳状分支孔7个，试验总进尺848m ）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式二：梳状定向钻孔抽采瓦斯
梳状钻孔1月中旬开始抽 采，截止5月底，共抽采煤 层气88173m3。抽采存量最 大3.32m3/min. 高位钻场1月初开始抽采， 截止5月底，共抽采煤层气
定向/回转钻进额定转 矩/N²m 额定转速/r/min
73/89/95
3000 ～ 800/6000～ 1600 50 ～190
起拔能力/kN
给进能力/kN 电机功率/kW 外形尺寸（长³宽³ 高）/mm
180
180 90 3500 ³ 2200³1900
ZDY6000LD(A)
3-定向钻进装备系统组成
YHD2-1000
便携式
测量精度：机载式位 Nhomakorabea±1.5° 工具面：±1.5°
3-定向钻进装备系统组成
3.3 随钻测量系统
实现钻孔轨迹的精确测量、计算及三维显示
4-定向钻进技术与装备的应用
井下水平定向长钻孔最大主孔深度1212m，单孔最多分支孔
24个，最大分支孔深度915m，水平偏差小于孔深的5‰，垂直 偏差小于孔深的1‰，为各应用矿区在瓦斯抽采和利用方面创造
煤矿安全生产地质保障技术与装备交流研讨会
汇报人：李泉新
中国煤炭科工集团西安研究院有限公司
2014 ● 义马
煤矿安全生产地质保障技术与装备交流研讨会
煤矿井下钻探技术与装备
煤矿井下瓦斯抽采钻孔钻进技术与装备
煤矿水害防治与救援钻进技术与装备
煤矿井下坑道钻进技术新进展及发展方向
煤矿安全生产地质保障技术与装备交流研讨会
了可观的间接经济效益 。
煤矿瓦斯抽采 中硬煤层和松软煤层
煤矿井下探放水 煤矿井下底板注浆
煤矿井下隐蔽地质致
灾因素探测治理
4-定向钻进技术与装备的应用
4.1 定向钻进技术与装备应用于井下瓦斯抽采
定向钻进用于井下煤层气（瓦斯）抽采的四种模式
集束型定向钻 孔抽采煤层气
梳状定向钻孔 抽采煤层气
顶板高位定向长 井上下联合抽 钻孔抽采煤层气 采煤层气
孔流量达到30m³/min；四
个钻孔平均总流量达到30 m³/min以上；日平均抽采 量达到43000m³以上；回 采工作面上隅角及回风巷
高位钻孔总管路瓦斯抽采流量随时间变化
瓦斯浓度显著降低。
高位钻孔总管路瓦斯抽采流量随工作面推进变化
4-定向钻进技术与装备的应用
模式四：井上下联合抽采瓦斯
煤矿井下集束定向钻孔群穿过
井下水平定向孔施工钻场位于寺河 矿西盘区 W23014 巷与 W2301 工作面
辅撤交汇处；试验孔 5 月 10 日开孔，
通过注水泥浆方式固定钢质封孔管，
井下定向孔水平面内实钻轨迹
封孔长度 9.0m ； 5 月 13 日终孔，最 大主孔深度 252m ，分支孔 6 个，总 进尺536m。
引 言
存在技术难题：
钻孔测斜手段单一，钻孔轨迹不可控，钻孔偏斜严重，钻孔深度
有限，钻孔施工周期长，严重影响井下瓦斯抽采效果。
松软突出煤层在我国可采煤层中占有相当大的比例，松软突出煤
层中成孔困难、成孔深度浅、且成孔后孔壁易坍塌、瓦斯抽采效果 差。
穿层钻孔遇煤段较短，钻孔利用率低，瓦斯卸压抽采效果不好。
某煤矿工作面梳状钻孔煤层气抽采量曲线图
53887m3。
梳状钻孔抽采煤层效果较好， 能够满足煤矿井下松软煤层 煤层气抽采的需要。
某煤矿工作面高位钻场煤层气抽采量曲线图
4-定向钻进技术与装备的应用
模式三：顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯
技术特点 钻孔轨迹 优点 钻进效率高 成孔率高
可实时精
确测量 钻孔轨迹
本煤层长钻孔
顶板高位长钻孔
底板穿层斜钻孔
2-随钻定向钻进与常规回转钻进优势对比
2.1本煤层瓦斯抽采钻孔
常规回转工艺进行本煤层瓦斯抽采钻孔施工时，存在以下不足：
钻孔深度有限
钻孔数量多
劳动强度大
施工周期长
封孔质量差
2-随钻定向钻进与常规回转钻进优势对比
2.1本煤层瓦斯抽采钻孔
近水平定向钻进工艺进行本煤层瓦斯抽采钻孔施工的技术优势：
工 作 面
长
度 较 长
集束型定向钻孔瓦斯抽采（宁夏汝箕沟煤矿）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式一：集束型定向钻孔抽采瓦斯
工
作
保德煤矿五盘区81503综采工作面定向钻孔平面布置图
（钻孔平均深度达到800米以上，100m瓦斯抽采效率达到常规钻孔的5倍，瓦斯抽采浓度达到85%以上）
面
长
度 较 长
保德煤矿81306回撤通道2号钻场3#钻孔剖面示意图
单孔瓦斯抽采量，随钻测量定向钻进装备施工钻孔瓦斯抽采量是常规回转 钻进装备的3-5倍。
整个工作面瓦斯抽采量，随钻测量定向钻进方法施工的钻孔覆盖的工作面
抽采量是常规回转钻进施工方法的3-4倍。
某矿每百米钻孔瓦斯抽采效果对比
某矿相同条件下工作面瓦斯抽采量对比
4-定向钻进技术与装备的应用
模式二：梳状定向钻孔抽采瓦斯
即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变
弯。同时随钻测量仪器实时监测钻孔参数， 进而确定造斜工具的造斜方向。
定向钻进过程
1-随钻定向钻进技术原理
1.2 随钻定向钻进装备系统组成
专用定向钻具 千米履带定向钻机 配套钻进工艺 随钻测控仪器
8
2-随钻定向钻进与常规回转钻进优势对比
目前我国煤矿井下瓦斯抽采钻孔常用的三种布置形式。
3.2 中心通缆钻杆
中心通缆式高强度大通孔钻杆
3-定向钻进装备系统组成
3.2 中心通缆钻杆
通过钻具中心布设弹性接触式绝缘电缆，既能输送高压水流， 又可实现孔底测量探管与孔口监视器信号传输。
3-定向钻进装备系统组成
3.3 随钻测量系统
YHD1-1000
YHD1-1000（A） 机载式 倾 角：±0.2° 方
模式三：顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯
靠近工作面中心的4#的钻
孔纯瓦斯流量最大达到
30m³/min，随着抽采时间 的推移，边缘的1#、2#、
3#钻孔抽采流量也逐渐上
升。 随着工作面不断推进，高 位钻孔抽采流量呈逐渐上 升趋势。
4-定向钻进技术与装备的应用
模式三：顶板高位定向长钻孔抽采瓦斯
寺河矿W1305工作面大直 径定向高位钻孔：最大单
534工作面施工钻孔总进尺为12868.5m，共施工了23个孔，最 大月进尺2308米，最大单班进尺108米，最大穿煤率96.7%。
工 作
面
长 度 较 短
集束型定向钻孔瓦斯抽采（宁夏汝箕沟煤矿）
4-定向钻进技术与装备的应用
模式一：集束型定向钻孔抽采瓦斯
32215工作面施工总进尺7000米，施工10个主孔，14个分支孔， 最深孔961m，平均钻孔深度大于700m，穿煤率100%。
YH-075排采井场
YH-075 井于 2009 年 4 月开始产气，最
YH-075产气历史数据
初日均产气量为750m³左右；2009年9
月后日均产气量达到 3000m³ 以上； 2012 年 4 月以来，日均产气量维持在