肋骨钻杆在瓦斯抽采钻孔施工中的应用

doi:10.16576/ki.1007-4414.2017.04.061

肋骨钻杆在瓦斯抽采钻孔施工中的应用

∗

崔崇斌

(山西西山煤电股份有限公司马兰矿,山西太原㊀030205)

摘㊀要:结合肋骨钻杆的生产工艺和性能介绍了肋骨钻杆在马兰矿瓦斯抽采钻孔施工中的应用,阐述了性能㊁参数㊁使用情况及优缺点等,对肋骨钻杆在钻孔施工中的应用提出了建议㊂关键词:肋骨钻杆;瓦斯抽采;钻孔施工

中图分类号:TD712+.63㊀㊀㊀㊀㊀㊀文献标志码:A㊀㊀㊀㊀㊀㊀文章编号:1007-4414(2017)04-0174-02

Application of Rib Drill Pipe in the Construction of Gas Drainage

CUI Chong -bin

(Malan Mine of Shanxi Xishan Coal &Electricity Co.,Ltd ,Taiyuan Shanxi㊀030205,China )

Abstract :In this paper ,based on the production technology and performance of the rib drill pipe ,the application of rib drill pipe in gas drainage of Malan mine is introduced.The performance ,parameters ,usage ,advantages and disadvantages are also

introduced.In addition ,recommendations on application of the rib drill pipe in the drilling construction are proposed.Key words :rib drill pipe ;gas drainage ;drilling construction

0㊀引㊀言

肋骨钻杆原名地质螺旋钻杆,是在地质外平钻杆的表面增加平面螺旋叶片而形成,钻杆杆体一般采用优质的地质钻探专用合金钢管㊂肋骨钻杆按照制作工艺一般可分为两种:①本体型肋骨钻杆,是在地质外平钻杆的杆体上,采用车削加工工艺形成螺旋槽,经加工的钻杆杆体部分形成螺旋推力,从而达到高效钻进排渣的功能;②焊接式肋骨钻杆,是在地质外平钻杆的基础上采用高耐磨平面螺旋叶片,经预应力缠绕全自动焊接而成[1]㊂

肋骨钻杆杆体选用优质地质专用合金钢管,钻杆

接头选用优质合金结构钢,经真空调质处理,大大提高了抗疲劳强度和抗剪切强度㊂采用先进的摩擦焊焊接生产工艺,钻杆具有抗弯强度高,焊接牢固等特点,能够保证深孔钻进时对直线度的要求[2]㊂由于螺旋叶片采用大导程和平面结构设计,具有扭矩大,

排渣速度快,钻孔成型好,不易卡钻的特点,大大降低了钻杆抱死㊁钻具损坏丢失现象㊂特别适合于通水排渣效果不好的松软煤层和类煤岩的深孔钻探㊂直径Φ73以下的地质螺旋钻杆如图1所示,可与各种全液压钻机直接配套使用,利用钻机直接夹装钻杆螺旋外圆进行钻进和更换钻杆,方便快捷,大大降低了操作人员的劳动强度㊂

1㊀肋骨钻杆在马兰矿的使用现状

马兰矿矿井下施工瓦斯抽采钻孔时,使用的液压钻机主要是动力头式坑道钻机,配套使用合金外平钻

杆㊂合金外平钻杆在松软煤层中钻进时,瓦斯压力㊁钻杆震动等因素对孔壁的破坏作用较大,钻孔极易破碎塌孔,在钻进过程中因水力排渣通道堵塞,出现卡钻㊁堵钻㊁喷孔现象,且随着开采深度的增加,瓦斯压力也在增大,钻孔施工过程中常出现瓦斯顶钻现象,严重影响钻孔施工进度,增大了施工难度㊂为解决上述问题,在经过多次实地调研并结合我矿地质构造复杂㊁瓦斯压力大㊁松软煤层较多的实际情况后,决定使用肋骨钻杆来施工瓦斯抽采钻孔

㊂

图1㊀直径Φ73以下的地质螺旋钻杆

㊀㊀下面是肋骨钻杆在矿10505工作面的使用情况分析㊂

(1)工作面简介

工作面所采煤层为二叠系山西组02#煤层,属稳定可采近水平薄㊁中厚煤层,平均厚度2.41m,煤层倾角1ʎ~6ʎ,平均3ʎ㊂根据相邻10503工作面回采及10503专用回风巷掘进期间瓦斯涌出量情况,预计工作面绝对瓦斯涌出量18m 3/min,其中本煤层瓦斯

㊃

471㊃煤矿机电㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀㊀

2017年第4期(第30卷,总第150期)㊃机械研究与应用㊃

∗收稿日期:2017-07-15

作者简介:崔崇斌(1978-),男,山西运城人,工程师,主要从事矿井 一通三防 方面的工作㊂

涌出量占60%,上邻近层瓦斯涌出量占40%㊂(2)施工情况

现在10505皮带巷750~900m段分别用螺旋钻杆㊁合金外平钻杆㊁肋骨钻杆施工本煤层钻孔,具体施工情况如下㊂

①螺旋钻杆施工时,有瓦斯喷孔㊁顶钻现象,施工钻孔达不到设计孔深,且施工遇岩石㊁煤层含水时,会加大施工难度㊂部分施工参数如表1所示㊂

②合金外平钻杆施工时有瓦斯喷孔㊁顶钻㊁堵钻现象,施工钻孔达不到设计孔深㊂部分施工参数如表2所示㊂

③肋骨钻杆施工时不再出现顶钻㊁堵钻现象,施工钻孔可以达到设计孔深部分施工参数如表3㊂(3)综上分析可知,肋骨钻杆对解决在高瓦斯煤层中施工本煤层钻孔时出现的顶钻㊁堵钻问题有很大作用,可更好的适应突出矿井施工本煤层孔的需求㊂

表1㊀部分施工参数

编号地点里程

(m)

设计孔深

(m)

设计方位角

(ʎ)

设计倾角

(ʎ)

实测孔深

(m)

实测方位角

(ʎ)

实测倾角

(ʎ)

27610505轨道巷8841603085833084 27710505轨道巷8871603085753085 27810505轨道巷8901603085603084

表2㊀部分施工参数

编号地点里程

(m)

设计孔深

(m)

设计方位角

(ʎ)

设计倾角

(ʎ)

实测孔深

(m)

实测方位角

(ʎ)

实测倾角

(ʎ)

22510505轨道巷7631603085353084 22610505轨道巷7661603085603085

表3㊀部分施工参数

编号地点里程

(m)

设计孔深

(m)

设计方位角

(ʎ)

设计倾角

(ʎ)

实测孔深

(m)

实测方位角

(ʎ)

实测倾角

(ʎ)

28210505皮带巷92116030851603085 28110505皮带巷91816030851603085 28010505皮带巷91516030851603085 27910505皮带巷91216030851603085

2㊀各类钻杆的对比

目前我矿使用的钻杆主要来自中煤科工集团西安研究院和安徽皖晶公司生产的合金外平钻杆㊁本体型肋骨钻杆和螺旋钻杆,钻杆尺寸均为1.5mˑφ73

mm,现就将这三种钻杆存在的问题及各自的优缺点进行对比分析㊂

(1)质量

在合金外平钻杆㊁本体型肋骨钻杆和焊螺旋钻杆中,本体型肋骨钻杆重量最大,其次为螺旋钻杆,质量最小的是合金外平钻杆㊂实际施工中,使用越重的钻杆,装卸钻杆人员越易疲劳,单位时间内装卸钻杆的效率越低㊂所以使用肋骨钻杆施工时,每台钻机需多配备一名施工人员㊂

(2)出渣量

我矿在施工瓦斯抽采钻孔时使用φ113mm合金钻头,当配套使用合金外平钻杆时,施工一根钻杆的出渣量约为0.017m3㊂而使用本体型肋骨钻杆和焊接式肋骨钻杆时,施工一根钻杆的出渣量约为0.023 m3,约为合金外平钻杆的1.35倍㊂所以,在使用肋骨钻杆时,出渣量的增加直接导致施工人员的工作量的增加,加快施工人员的疲劳速度,降低了工作效率㊂(3)经济效益

在合金外平钻杆㊁本体型肋骨钻杆和螺旋钻杆中,本体型肋骨钻杆价格最高,其次为螺旋钻杆,价格最低的是合金外平钻杆㊂一根本体型肋骨钻杆的价格大约相当于2.5根合金外平钻杆㊂所以使用肋骨钻杆施工时,单个钻孔的成本也会相应的增加㊂

3㊀结㊀语

肋骨钻杆在施工过程中旋转阻力小,排渣效果好,且具有较高的硬度,可适用于各种硬度及各种类型的地层,并能够采用拆卸装置进行快速拆卸,提高了施工效率,节省了人工及材料成本㊂为解决通水排渣效果不好的松软煤层和地质构造复杂煤层的深孔

(下转第177页)

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