煤矿井下钻探技术与装备
煤矿探放水钻探施工安全技术措施
煤矿探放水钻探施工安全技术措施1、安装固定好探水钻机，防止探水钻在打钻过程中摆动。
2、清理巷道，挖好排水沟，保持排水畅通。
3、在打钻地点或附近安设专用电话，遇到水情紧急时便于及时报告调度室，尽快采取相应措施。
4、按照钻孔布置图的要求确定钻孔的位置、方位、角度、深度及钻孔数量，当施工的探水孔有渗水时，对可疑地点要根据现场情况加密钻孔进行探水。
5、根据钻场的高度合适布置钻架架设位置。
6、钻机安装好后，在各滑动的面上加润滑油后可进行钻孔。
7、钻孔前将手轮转到空档位置，空载运转五分钟，当电机绝缘良好，钻机无异常声音，并且主轴旋转方向与减速器上箭头方向一致时，再装上钻杆钻头和接通水源。
8、在开孔时，将手把按箭头方向缓慢旋转轻轻按上离合器，使钻头缓慢前进，当钻头全部钻入煤层后达到一定深度后再用力上紧离合器，但用力不能太猛，钻孔水压过大时，采用反压和有防喷装置的方法钻进，并有防止孔口管和煤避突然鼓出的措施，但用力不能太猛。
9、钻到所需深度时，应迅速反向转动手轮停止前进，再按箭头反向上紧离合器，主机快速退回，等到钻头完全退出孔口时再打钻。
10、在钻孔过程中，若发生钻杆弯曲或卡杆，应立即退钻检查，钻头是否磨钝或崩片，是否遇到断层或检查电机进线端的电压是否符合额定电压，若低于额定值，必须调压到额定值。
11、钻孔时，水的流量为20-30升/分，压力为1-2MPa，并且增装大流量的侧式供水器，另换钻杆、钻头、接头。
12、严禁打干眼，严格坚持先供水、后开钻，先停钻、后停水的原则。
14、钻场附近10米内巷道必须加强支护，并在工作面迎头打好坚固的立柱和挡板。
15、安装好排水设备，清理巷道，挖好排水沟，保持排水畅通。
16、在打钻地点或附近安设专用电话，遇到水情紧急时便于及时报告调度室，并及时通知受水害威胁地点的人员撤退。
17、在打钻时必须随时观察巷道顶板及巷道边帮、钻机的情况，发现异常立即停止施工，进行处理。
18、在打钻过程中，发现有高压水在孔内压出时，必须立即停钻，并将钻杆固定，严禁取出钻杆，防止打到采空区积水造成突水，并立即报调度室进行处理；立即派人通知受水害威胁的人员撤出地面，同时通知开动水进行排水，派人泵监测水情，如果发现情况危急时，必须立即将所有井下人员撤出地面。
煤矿打钻施工安全技术措施
煤矿打钻施工安全技术措施一、施工前的准备工作1.详细了解煤矿井下地质情况、瓦斯情况、温湿度等环境参数，制定详细的施工方案和安全措施。
2.对施工人员进行必要的培训和安全教育，确保其具备必要的技术和安全意识。
3.检查交代施工的设备的完好性，包括钻机、钻具、电缆等，对不符合要求的设备进行修理或更换。
二、安全措施在地下钻探施工期间1.确保通风系统正常运行，及时排除煤层、岩石打孔过程中形成的粉尘和瓦斯，保证施工现场的空气质量。
2.对井下瓦斯发生仪器进行检查和维护，确保其准确可靠，及时发现瓦斯超标情况，采取有效措施进行处理。
3.在井下施工时，必须钻进空位进行作业，避免与已有的井筒重叠，避免发生事故。
4.严格控制施工的速度，不得超过规定的孔直径和孔深，防止超速钻进引发爆炸事故。
5.施工现场必须配备灭火器材，以备发生火灾时迅速灭火。
6.实施安全巡视制度，定期进行巡检，发现隐患及时整改，确保施工现场的安全。
7.在施工现场设置明显的安全警示标识，禁止无关人员进入，确保现场的安全秩序。
三、施工后的安全措施1.施工完毕后，及时清理施工现场的杂物和危险品，确保现场整洁，并恢复施工前的状态。
2.检查和维护钻机和钻具等施工设备，确保其在下次施工前的可靠性和安全性。
3.钻孔完毕后，对井下瓦斯进行检测，确保瓦斯浓度达到要求，以保证井下工作人员的安全。
总结起来，煤矿打钻施工安全技术措施包括施工前的准备工作、地下钻探施工期间的安全措施以及施工后的安全措施。
在施工前，需要详细了解煤矿井下环境情况，培训和教育施工人员，检查设备的完好性；在施工期间，需要确保通风系统的正常运行，控制施工速度，配备灭火器材，并实施安全巡视制度；在施工后，需要清理施工现场，检查和维护设备，并进行瓦斯检测。
通过采取这些安全技术措施，可以最大程度地保障煤矿打钻施工的安全。
煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展
煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展石智军;李泉新;姚克【摘要】煤矿井下定向钻进技术作为一项工程领域的新技术,已经广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采、防治水、地质勘探和精确工程钻孔施工等领域.经过在国内30多个矿区推广应用,煤矿井下定向钻进技术和装备逐渐完善并取得新进展,形成了ZDY12000LD型大功率定向钻机、无线随钻测量系统、地质导向钻进装置及复合定向钻进工艺.结合现场试验完成了主孔深度1881 m的煤层定向长钻孔和1026 m岩层定向长钻孔,充分说明了ZDY12000LD型钻机功率大、钻进及事故处理能力强,无线随钻测量系统测量精度高,配套复合定向钻进技术形成的钻孔孔壁光滑、沉渣少、钻孔曲率小,钻进效率高.【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2015(042)001【总页数】5页(P12-16)【关键词】煤矿井下;定向钻孔;无线随钻测量;地质导向;大功率定向钻机;复合定向钻进【作者】石智军;李泉新;姚克【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】P634.7煤矿井下定向钻进技术可以实现钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在预定层位中的有效延伸，增长钻孔有效抽采距离，增加钻孔瓦斯抽采量，提高瓦斯抽采率;另外定向钻进技术可进行多分支孔施工，施工的钻孔能均匀覆盖整个工作面，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点，能显著提高煤层瓦斯治理效果，现已成为我国煤矿区瓦斯高效抽采的主要技术途径［1－2］。
定向钻进技术自2008年开始在我国煤矿井下应用以来，据统计已在30多个矿区进行了广泛的推广应用［3－4］，不断改进完善并取得了新的重要进展，在国内煤矿井下完成了最大孔深1881 m，终孔直径98 mm和孔深1209 m，终孔直径120 mm的集束型瓦斯抽采水平定向长钻孔;完成了最大孔深1026 m，终孔直径153 mm的顶板岩石高位定向长钻孔。
煤矿专用定向钻机定向钻进技术与装备
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）
煤矿井下随钻测量定向钻进技术
1.定向钻进技术简介
（3）煤矿井下定向钻进技术发展历程（国外发展）
定向钻进技术应用于煤矿井下起步于20世纪六七十年代美、 德、英等西方发达国家，初期主要是移植在石油钻井中成功 应用的稳定组合钻具。
进入 20世纪90年代以后，螺杆钻具得到快速发展。美国 用螺杆钻具和定向钻进监测仪器钻成1432.56 m 的瓦斯抽采 孔。澳大利亚在煤质较硬的稳定煤层中采用螺杆钻具、导向 工具钻进时，孔深可达1000 m 以上，并进行多个分支孔施工； 在易发生坍塌、掉块等事故的复杂地层使用普通回转和螺杆 钻具相结合的钻进方法，孔深也达到400~700 m。
与传统的回转钻进不同，螺杆马达带动钻头旋转破碎岩 石时，整个钻杆柱和螺杆钻具的外壳（包括造斜件）不旋 转，所以造斜件弯曲的方向即是钻孔将要弯曲的方向。
常规钻进 ➢ 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
定向钻进 ➢ 轨迹精确控制 ➢ 有效距离长 ➢ 多分支孔 ➢ 钻进效率高 ➢ 一孔多用 ➢ 集中抽采
1.定向钻进技术简介
术自 2008 年试验成功以来， 已在国内30 多个矿井进行推广应用，在硬煤层钻进中最大 主孔孔深 1212 m，最大分支孔孔深915 m，累计施工钻孔 进尺达数百万米。
从此之后，中煤科工集团重庆研究院、沈阳北方交通重 工集团先后进行研究并生产出同类产品。
煤矿井下定向钻进技术培训系列
1.煤矿井下随钻测量定向钻进技术
1. 定向钻进技术简介 2. 定向钻进技术与装备 3. 定向钻进技术的应用 4.研究与发展方向
1.定向钻进技术简介
（1）基本概念
近水平定向钻进（HDD）技术是指利用钻孔自然弯曲规律 或采用专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预 定目标的一种钻探方法，即有目的地将钻孔轴线由弯变直或 由直变弯。
煤矿井下探放水钻探技术
钻孔角度：根 据煤层倾角、 工作面长度和 钻孔间距等因 素确定钻孔角
度
钻孔间距：根 据采煤工作面 的推进速度和 煤层厚度等因 素确定钻孔间
距
钻进方法
钻进方式：回转钻进、冲击钻进、跟管钻进等 钻进工艺：开钻、钻进、换钻具、起下钻等 钻进参数：钻压、转速、泵量等 钻进注意事项：防止卡钻、处理漏水等
钻孔冲洗与护壁堵漏
智能化技术应用：提高钻探 效率和精度
智能化监控系统：实现实时 监测、预警和远程控制
绿色发展：降低能耗和污染， 实现可持续发展
对行业的影响和价值
提高煤矿井下作业的安全性，减少 水害事故的发生
为其他类似行业提供借鉴和参考， 推动技术进步和创新
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促进煤炭行业的可持续发展，提高 资源利用效率
Part Five
煤矿井下探放水钻 探技术的发展趋势
技术创新和改进方向
钻探设备升级：提高钻探效率和精度 智能化技术应用：实现自动化、远程控制和数据分析 新型钻探材料：提高钻头和钻杆的耐磨、耐压性能 环保技术：降低钻探过程中的环境污染
未来发展趋势和展望
钻探技术创新：研发更高效、 安全、环保的钻探技术
钻孔角度：根据煤层走向和采煤工作面的倾斜角度确定钻孔角度，确保钻孔能够贯穿整个煤层。
钻孔数量：根据采煤工作面的面积和煤层含水量确定钻孔数量，确保能够充分引流煤层内的水。
钻孔结构
开孔孔径：根 据钻机型号和 地层条件选择 合适的开孔孔
径
钻孔深度：根 据采煤工作面 的推进速度和 煤层厚度等因 素确定钻孔深
增强我国在国际煤炭市场中的竞争 力和话语权
THANKS
汇报人：
应用实例和效果
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
——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。
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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。
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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。
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二、钻孔施工装备现状
3、配套钻头
井下钻探工操作规程范文
井下钻探工操作规程范文1. 安全操作规程1.1 钻探作业前的准备工作1.1.1 检查钻机设备是否完好，包括起重设备、钻杆、钻头等，在发现损坏或故障时及时报修。
1.1.2 检查井下通风系统是否正常，保证通风畅通，防止井下气体积聚。
1.1.3 清理作业场地，确保没有杂物和障碍物。
1.1.4 确保作业现场有足够的照明设备。
1.2 钻探作业中的安全措施1.2.1 佩戴个人防护装备，包括安全帽、防护眼镜、防护手套和防护鞋等。
1.2.2 操作钻机时，必须站在安全位置，避免钻机倾倒或钻杆折断造成的伤害。
1.2.3 确保钻机设备和周围环境的稳定，防止倒塌。
1.2.4 使用正确的工具和设备，按照操作手册和操作指南进行操作。
1.2.5 在钻探作业时，必须保持清醒状态，避免疲劳、酒后或药物影响。
1.3 紧急情况处理1.3.1 发生事故或紧急情况时，立即停止作业，并按照应急预案进行处理。
1.3.2 在井下发生火灾或爆炸时，迅速撤离现场并报警。
1.3.3 安全疏散时，遵循指定的逃生路线和逃生门。
2. 钻机设备操作规程2.1 钻机设备的启动和停机2.1.1 在启动钻机前，确保电源开关处于关闭状态，然后按下启动按钮，设备开始运行。
2.1.2 停机时，先将钻机设备的控制杆归零，然后按下停机按钮，设备停止运行。
2.2 钻机设备的操作顺序2.2.1 先将钻杆和钻头放入井下，根据需要安装套管。
2.2.2 启动钻机设备，开始钻探作业。
2.2.3 在钻探过程中，根据土层情况和钻探目标，选择合适的钻杆和钻头。
2.2.4 钻探完成后，停止钻机设备，将钻杆和钻头取出井口，清理井下场地。
2.3 钻机设备的日常维护2.3.1 定期检查钻机设备的润滑油和润滑脂，及时添加或更换。
2.3.2 清洁钻机设备的外部表面，保持设备的清洁。
2.3.3 检查钻机设备的电气系统，确保各电缆连接牢固。
2.3.4 定期检查钻机设备的传动系统，确保各传动部件正常运转。
3. 钻探作业规范3.1 钻探前的测量和标记3.1.1 在进行钻探作业前，必须进行测量，并按照设计要求标记钻孔位置和深度。
煤矿井下地质安全保障系统
用心专注，服务专业
煤矿井下地质安全保障系统
我国煤层赋存条件复杂多变，在煤炭开采中，日益突出的地质问题严重威胁着煤矿生产的安全，尤其是难以预测的煤与瓦斯突出或爆炸的危险更为严重。
煤矿井下地质安全保证系统是指使用先进的地质、水文、物探、钻探技术和装备，对掘进巷道前方采区和工作面的地质条件进行综合探测和评价，查明影响开采的地质异常，以保证生产的正常进行。
该系统内容。
（1）地面地质保证技术。
以“三维高分辨率地震勘探技术”为核心，在适宜矿区，开展二维、三维地震勘探，旨在查清落差５米以上断层和地质构造，为矿井采区划分提供依据。
（2）采区地质保证技术。
以“槽波技术”、“弹性ＣＴ技术”为核心，辅以“地质条件综合评价量化预测技术”和“沿煤层受控定向长钻孔钻进技术”，在适宜的矿区查清1000×2000米采区范围内落差大于或等于煤层厚度的小断层，冲刷带、火成岩侵入体，直径大于30米的陷落柱，老窑采空区等地质异常体。
（3）工作面地质保证技术。
以“槽波技术”、“无线电波坑道技术”、“直流电法”、“岩体原位测试”等技术，在适宜的矿区查清250×2000米工作面范围内，落差大于或等于1/2煤层厚度的小断层、冲刷带、火成岩侵入体，直径大于5-10米的陷落柱、煤层变薄带和老窑采空区等地质异常体。
（4）独头巷道地质保证技术。
以“瑞利波探测技术”、“地质雷达”、“直流电法”等技术，在适宜的矿区，查清独头巷道前方煤与瓦斯突出危险带、岩溶水害危险面、陷落柱、小构造和老窑积水危险区等，探测距离30-50米。
井下钻探工安全技术操作规程
井下钻探工安全技术操作规程一、一般规定（1）井下钻探施工都要遵守本操作规程的有关规定。
（2）本操作规程适用于地质孔的施工。
（3）每个钻孔开钻前，都要认真了解设计和施工的要求，否则不能开钻。
（4）井下钻探工，特别是司钻和钻场电工必须经过专门培训，考核合格并取得证书后才能上岗。
（5）井下钻探是个多工种、多岗位互相有关联系的复杂工作。
要求每个钻工一专多能，掌握各工种的操作技术。
（6）在井下钻场的施工过程中，工作人员应统一服从司钻人员的指挥和安排。
二、设备的运输与安装（1）利用起重设备装卸机器和其它重物时，要有专人指挥。
应检查起重设备的可靠性，以及钢丝绳结的牢固性。
起重机工作时，起落和转动范围内禁止站人，更不允许站在重物上随吊起落。
（2）装卸机器设备时，严禁摔、碰、撞、击，机器设备装入矿车时，要垫上木板，以防损坏。
（3）设备在整体装运时，必须符合《煤矿安全规程》的规定，不得超长、超高、超宽、超重。
（4）搬运机器设备时，要使设备处于正常状态，不得倾斜或倒置，并要装稳、捆扎牢固。
（5）在运送较长的管材时，要同时装上比管材略长的圆木，以保护管材。
（6）设备搬运时，不得磕碰各操纵手把，更不得硬性扳扭。
（7）在25 度以上的陡坡斜巷中搬运机器设备时，斜巷的上、下方不得同时作业，坡下方不得有人员停留。
坡上人员不得向坡下滚放任何物体。
（8）在主要运输大巷运送设备材料时，必须事先与调度部门联系，并用电机车运输。
当车行至风门、岔口、硐室、出口、弯道和坡度较大以及易产生高噪井下钻探工声的地段时，应减低速度，并发出警号。
机车行进时，务必依照《煤矿安全规程》的规定执行。
（9）机器设备分装、分运时，要对油管及接头、液压阀、齿轮、齿条、滑移导轨等易损部件采取特殊保护措施，运输时不允许在地上拖拉。
（10）天梁材质及规格必须符合设计要求，安装人员不得随意改变。
天粱和天车必须安装牢固，天梁两端插入梁窝深度不得小于500 毫米。
（11）在井下特殊地段施工，需要加安钻塔时，钻塔的各部构件、附件、螺栓等都必须按出厂说明书的规定备齐，不准以小代大，以劣代优。
井下使用冲击钻安全技术措施
井下使用冲击钻安全技术措施井下使用冲击钻安全技术措施井下钻探和采掘是目前煤矿生产中不可或缺的环节。
在井下钻探作业中，冲击钻是最常用的钻探工具之一。
但冲击钻的使用也带来了许多的安全隐患，必须采取有效的技术措施来保障煤矿生产的安全和高效。
一、冲击钻的基本构造冲击钻是一种利用机械锤击击打刀柄上的钻头，在煤矿井下进行钻孔作业的机械设备。
冲击钻的基本结构包括以下几部分：刀柄、压弹簧、机械锤、套管、消音器、润滑杆、润滑泵、气动装置等。
冲击钻在井下作业时，要通过传递锤击能量提高钻头的钻孔效率和速度。
二、冲击钻的安全隐患在井下钻孔作业中，冲击钻存在以下几个安全隐患：1、钻孔煤尘、甲烷爆炸：煤矿井下存在严重的煤与瓦斯突出的地质现象，钻孔作业对空气中的煤尘、瓦斯等有爆炸的危险。
2、钻孔夹矸：井下的岩石和煤层常常出现断层和节理，会卡住钻头，造成冲击钻夹矸。
3、液压系统故障：液压油管老化、密封件损坏会导致液压系统失效，影响钻孔的精度和速度。
4、机械锤加载失败：由于机械锤的失效等原因，冲击钻的锤击频率会发生变化或者完全失灵。
三、冲击钻的技术措施为了保障煤矿井下钻孔作业的安全和高效，必须采取以下技术措施：1、在钻孔前进行通风、放风降尘，以及对钻孔区域的瓦斯浓度进行检测，以排除煤尘、瓦斯等爆炸危险，确保作业安全。
2、在钻孔作业前，清理冲击钻的控制腔、管路，卸除气、液压油和润滑剂等液体。
3、使用高质量的冲击钻设备和配件，在钻头和套管之间设置护套，以减少夹矸。
4、在使用冲击钻前，按照操作手册的要求，进行设备的调试和检验，确保液压、气动、机械锤等关键性部件的正常运行。
5、对冲击钻的液压系统、气动系统、润滑系统、机械锤等关键性部件，进行定期检查和维修。
6、在钻孔作业中，以行动安全、状态巡检、紧急自救、事故流程等为保障，确保作业人员的安全和作业质量。
总之，采取正确的技术措施和操作规程，可以使冲击钻在煤矿井下的钻孔作业中安全高效运行，保障煤矿生产的安全和高效。
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
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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
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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
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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。
煤矿切眼放顶钻探措施
XX矿业有限公司综采工作面欲裂爆破钻探安全技术措施编制：通风科：编制日期：安全技术措施审核表审核人员签字施工单位机电科安环科调度室技术部安全矿长机电矿长生产矿长总工程师意见：综采工作面欲裂爆破钻探安全技术措施一、工程概况1、施工目的为确保综采工作面推采工作顺利进行，特对综采工作面切眼进行深孔预裂爆破，以便人工形成工作面的顶板垮落带，避免工作面老顶的初次来压形成飓风造成人员设备损伤事故，实现安全生产。
为保证钻探人员的人身安全及工程质量，特编制该安全技术措施。
2、钻探设备该工作面的钻探施工选用煤矿井下本安型探放水专用钻机，根据现场施工情况，选用ZDY-3200SY煤矿用全液压坑道钻机，钻头采用Φ94mm合金钢钻头。
二、施工方法及工艺流程采用ZDY-3200SY型坑道钻机进行钻探施工。
三、技术标准与要求1、钻孔设计方案：根据安全生产技术部提供的《综采工作面深孔欲裂爆破施工作业规程》，钻孔设计如下：本次施工设计31个钻孔。
其平面位置见附图。
2、钻孔具体参数为：1）、钻孔布置在距老空巷回采侧3.5米处（见工作面预裂爆破钻孔设计图），钻孔眼位确定，其严格按测量给定中线施工，中线为20米一个点，以保证其准确度；每施工一个钻孔，必须按照设计图的点号，在煤帮上喷上点号；为保证两端头顶板的垮落，在运输顺槽及回风顺槽距切眼外帮22.5米处、65米处，各施工一个长度为26米的钻孔。
2）、切眼内炮眼共27个，钻孔间距为7米，呈“一”字型分布，钻孔仰角30°，钻孔长度为8米，16米，18米，22米，26米，垂深分别为4.7米、9.4米、12.9米、15.3米，除机尾8个掏槽眼呈锲型布置外，其余钻孔均向机尾方向倾斜布置。
28#、29#钻孔分别布置在回风顺槽、运输顺槽内，距切眼外帮22.5米，仰角与水平成60°；30#、31#钻孔分别布置在回风顺槽、运输顺槽内距切眼外帮65m，仰角与水平成60°。
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YHQ-X(C)全方位钻孔测斜仪
使用方法：完孔后送入测量
测斜仪测量参数
参数名称 倾角 方位角
测量范围 -90°～90° 0°～360°
均方差 ±0.2 ±2
YZG7矿用钻孔轨迹仪
使用方法： 边打边测，现场成图
轨迹仪测量参数
参数名称 倾角 方位角
测量范围
-90°～90° 0°～360°
均方差
±0.2° ±1.5°
中西方早期绳式冲击钻设备与方法对比表
对比项目
发明时期 钻进方式 绳索材质
动力 井身结构 钻头结构
中国卓筒井
至迟1041～1048年 冲击
竹篾 人工、耕牛 石、木、竹套管 横刃配圆刃
西方早期冲击钻
1808～1831年 冲击 钢绳
蒸气机 木、钢套管 一字形凿形
❖ 岩石的坚固性系数：（称普氏系数f） 它区别于岩石的强度，反映的 是岩石在组合作用
金刚石（复合片）钻进
平行钻孔： 施工简单，对设备要求 不高。 平行交叉钻孔（平煤、焦作) 施工工艺要求高，要求 严格控制钻孔方位角和 倾角，抽放效果好。 大直径平行长钻孔： 设备、钻具要求高，成 孔工艺复杂，抽放效果 好。
金刚石（复合片）钻进
边掘边抽（探）
❖ 在经过局域瓦斯 抽采后使用的煤 巷道掘进工作面 的瓦斯抽采措施 ，可进一步消除 突出危险，安全 掘进。
❖地质勘探孔 是获得实物 地质资料的唯一手段(获 取岩芯)，直接影响着判 断地质构造、岩层性质 、矿产资源及水文地质 与工程地质的准确性与 可靠性。
❖ 钻进地层多为岩石，采 用金刚石取芯钻进，选 用钻机要求钻速较高。
ZDY600SG ZDY1000G
金刚石（复合片）钻进
❖ 瓦斯抽放孔 ❖ 本煤层钻孔：在煤层中打钻，钻孔倾角和煤层 倾角基本一致(一般不超过30°)，钻孔成孔受煤层 硬度、瓦斯压力影响较大，但抽放效果好。 ❖ 钻孔布置一般为平行钻孔、交叉钻孔和大孔径 长钻孔。钻孔深度视工作面宽度或长度、地层条 件而定。
缆式钻杆、组合钻具等
设备选型
钻头选择： 依据钻探方法及地层 条件
硬岩钻进钻头弧角胎体钻头
❖ 切削自由面大、切削齿数量 多，更适于硬岩钻进
❖ 采用分层、错峰布齿，布齿 更加均衡合理
❖ 镶焊优质、抗冲击性能好的 面包片PDC复合片，具有很 高 的耐磨和抗冲击性
金刚石（复合片）钻头破碎机理
设备选型
钻机选择
钻孔施工中常用钻探设备：目前煤矿井下用钻机生产厂家较 多，ZDY(MK)系列钻机规格齐全，钻进能力75m_1000m分体 式和履带式全液压钻机
钻具选择：
设备选型
钻具选择依据钻机选型及相
应的钻探方法而定，钻杆有
普通外平钻杆、大叶片螺旋
钻杆、宽叶片螺旋钻杆、三
棱钻杆、绳索取芯钻杆、通
下抵抗破坏的能力。这种反映在组合作用下岩石破碎难 易程度的指标比较贴近生产实际情况。
设备选型
钻机选型
❖ 钻孔目的：地质钻孔、抽放钻孔、探放水钻孔、本煤层钻 孔、穿层钻孔和设计孔深、钻孔直径
❖ 地层条件：岩煤层硬度、瓦斯压力、地应力、构造、水敏 性等
❖ 场地条件：巷道断面，设备运输、设备摆放 ❖ 钻探方法：普通钻进、绳索钻进、螺旋钻进、定向钻进 ❖ 经济条件： ❖ 人为因素：使用顺手 ❖ 厂家实力：质量、服务、配件供应等
❖ 在地质条件复杂 地带，减小钻孔 直径，按照煤矿 防治水规定，布 置钻孔
金刚石（复合片）钻进
扇形钻孔 钻孔间距小，密度大，对 于较松软的煤层造成钻孔 孔口垮塌，增大封孔难度 ，但是钻机移动量少，减 小劳动强度。 钻场之间形成空白带，可 用风煤钻补孔。
金刚石（复合片）钻进
煤层高位钻孔： 由风巷向煤层顶板施工钻孔或在煤层顶板内施工大孔 径长钻孔，主要作用是以工作面回采采动压力形成的 顶板裂隙作为通道来抽放工作面煤壁及上隅角涌出的 瓦斯，一般为岩石钻孔，对钻孔要求较高(孔径、孔深 、孔斜)。 选用设备、钻具因施工方法不同而异。
金刚石（复合片）钻进
❖ 底板穿层钻孔
❖ 钻孔向上打，成孔率高，钻孔内不 积水对于透气性差的松软煤层，通 过冲洗液冲孔，使孔壁周围煤体向 孔内膨胀变形，引起煤体开裂，降 低地应力和瓦斯压力，增加煤层透 气性。
❖ 优点：提前预抽，对防止巷道掘进 突出有重要作用；钻孔成孔率高， 抽采时间长，与生产干扰少；钻场 设在岩石巷道，避免预抽时揭穿突 出煤层。
❖ 扩孔技术 为了满足钻孔提高排采量的需要，要求不改变钻具尺寸的
前提下，将孔径由最初的mm扩大至mm以上。
钻孔扩孔钻具组合
金刚石（复合片）钻进
煤矿井下钻孔类型 ❖地质勘探孔 ❖ 瓦斯抽放孔(如本煤层、高位钻孔、穿层孔等） ❖ 探放水钻孔(如排放水孔、煤层注水孔、注浆孔等) ❖其它钻孔
金刚石（复合片）钻进
YHZ80/360矿用本安型钻机开孔定向仪
采用光纤惯导技术，测量钻机开 孔指向和姿态，不受铁磁性物质 干扰。
技术参数： 1. 方位角测量范围： 0°-360°，精度
±1° 2. 倾角测量范围：-80°- +80°，精度
±0.5° 3. 体积：316×114×136mm 4. 重量：4kg
金刚石（复合片）钻进
◆设备选型 ◆常规钻进技术 ◆定向钻进技术 ◆软煤钻进技术 ◆简单的事故处理与预防
钻孔的渊源和发展概况
中国是世界上最早进行钻掘工作的国家，在公元前1世纪我们的祖 先已开始有组织地利用冲击钻井来采盐水；提取地层深处的天然气用 于燃烧和照明。先民们用传统的方法于清道光6年（1835年）钻成了 第一口超1000m的井
金刚石（复合片）钻进
采用高位钻孔 必须要求钻孔 孔底处于裂隙 带中，以收集 上邻近层涌向 采空区的瓦斯， 没有上邻近层 时，收集采空 区涌向裂隙带 的瓦斯。
金刚石（复合片）钻进
穿层钻孔：由底板或顶板岩石巷道向煤层中施工 钻孔，钻孔多呈扇形分布，采用大面积穿层网格预 抽，对钻机及操作人员技术水平要求较高选用大角 度钻机
PDC钻头、硬质合金钻 头和表镶金刚石钻头碎 岩方式是压入岩石体积 破碎—切削
孕镶钻头钻进时，胎体的 磨损速度应适当超前于金 刚石的磨损速度，使金刚 石不断出刃—磨削
常规钻探技术与装备
◆ 金刚石（复合片）钻进 ◆ 取芯钻进 ◆ 泥浆、清水、空气钻进
金刚石（复合片）钻进
钻场：风、水、电、平整 钻机安装与稳固：安装、调试、 稳固 钻孔倾角和方位：钻孔开孔定向仪 开孔：注意事项 正常钻进：注意事项 钻孔测量：钻孔轨迹仪