光面钻杆和螺旋钻杆在不同条件下的互补应用

光面钻杆和螺旋钻杆在不同条件下的优势互补

任军亮

（晋城煤业集团成庄矿抽放工区山西晋城048021）

摘要：本文对光面钻杆和螺旋钻杆在成庄矿不同煤体条件下的应用进行分析和对比，对正常煤体中光面钻杆钻进和对松软煤层中螺旋钻杆钻进技术进行了介绍，并对两种钻杆的优缺点进行分析研究。

关键字：光面钻杆螺旋钻杆不同条件对比分析

近年来，随着成庄矿生产规模的扩大和开采深度的加深，为了避免瓦斯事故的发生，成庄矿采取了在本煤层中施工钻孔预抽放瓦斯，释放瓦斯压力。钻孔深度决定着瓦斯抽采的范围和效率。由于我矿煤层赋存条件不同，四五盘区煤层透气性差，煤质松软，甚至有动力现象或突出危险性，松软突出煤层在我矿可采煤层中占有很大比例，深孔钻进的难易程度差别很大。使煤层预抽钻孔成孔难度大，容易出现塌孔和卡钻现象，造成钻孔成孔率低，成孔深度浅。掉钻现象严重，致使瓦斯抽放效果不理想，影响了我矿安全生产工作的正常进行。所以如何解决煤质松软区段钻进成孔问题是我矿施工抽放钻孔的一大难题。下面就我矿在瓦斯抽放钻孔施工中使用的工艺和遇到的问题进行简单的分析并对几种不同工艺存在的优缺点进行比较。

目前我矿存在有两种施工工艺：

一、水力光面钻杆施工工艺

顾名思义，水力成孔工艺就是以水作为循环介质，通过注浆泵输送高压水冷却润滑钻具，水流将钻渣从钻杆和钻孔壁之间的空隙中排出排出煤粉。

优点：这种方式在煤的硬度系数较高的煤层中钻速度快、操作简单，排渣效果好，工艺比较成熟。由于是水力施工，洁净，污染小，巷道煤尘少，工作面环境好，不会对工人呼吸器官造成伤害。其使用方便的优点得到了行业的认可。

缺点：在松软煤层中钻进时，循环水对于孔壁的冲刷，浸泡等破坏作用相当严重，钻孔极易破碎塌孔，于地应力、瓦斯压力、钻杆震动等因素，在钻进过程中经常出现局部塌孔抱钻杆现象，成孔极其困难。此时水力排渣通道堵塞，轻者卡钻、丢钻，严重时因摩擦发热引起煤和瓦斯燃烧酿成重大安全事故。另外，由于是水力施工，在钻孔和煤体中难免会有水遗留在煤体和钻孔中，当连接抽放管路时，抽放管路里的负压会把钻孔和煤体中的剩余水份抽出，造成管路积水，这样就又给抽放系统带来一定的隐患和处理上的麻烦。

二、螺旋钻杆施工工艺

通过松软煤层钻进实践不断的探索，螺旋钻进技术得到了认可。螺旋钻进属于干式钻进，它是利用钻机齿筒锁产生的动力通过光钻杆传递给螺旋钻杆至钻头，孔底及孔壁产生的钻屑则由螺旋钻杆排至孔外，实际上螺旋钻杆和钻孔之间组成了一个“螺旋运输机”。与水力，成孔工艺相比较，螺旋钻进有以下优点：

1．由于螺旋钻杆能及时输出所钻下的煤粉，无重复破碎现象，

而且能减少对煤的扰动，也没有静液柱压力影响孔底煤的破碎，在软煤中钻进效率高。

2.钻进过程中，螺旋钻进不需要冲洗介质，因而减少了配置和输送冲洗液的辅助工作，适合在井下无水或水供应不足的情况下钻进，而减少了孔壁的破坏几率，成孔率高。

3.钻进辅助设备少，减少了工人的劳动强度，提高了钻进效率。

4.钻进过程中振动、噪音少。减少了钻杆因振动对孔壁的影响。

5.在钻进过程中可有效的避免由于瓦斯含量过大而产生喷孔现象。

由于3#煤层瓦斯大，在钻进过程中多次发生喷孔现象，发生喷孔后，孔内负荷增大，出现卡钻现象，但由于采用钻机能力大，钻杆为插接式连接可反转，顺利的处理了钻孔事故，保证了钻孔的正常进行，

下面是我矿在4224副巷煤体松软地段光面钻杆和螺旋钻杆施工的一个对比图：

图中，蓝色条状代表光面钻杆，钻孔最短的有13米，最长82米，而

紫色条状代表螺旋钻杆，钻孔最短的17米，最长的138米。效果远远好于光面钻杆。

缺点：钻杆没有水的润滑，长时间和煤体进行干摩擦容易产生高温甚至火花，使摩擦力增大，钻杆容易老化，受煤体条件影响钻进速度要比正常煤体中光面钻杆钻进速度慢很多。由于是干钻进，施工现场煤尘飞扬，煤尘容易对下风侧人员造成伤害，且煤粉容易被抽放管路的负压带进管路，对管路造成威胁。

螺旋钻杆在钻进过程中，还需要时刻注意钻进压力不能太大，如果钻进松软煤层给进压力太大，螺旋钻头来不及切削便被压入煤层中，致使单位时间内粉量增大，而且螺旋钻杆本身在螺旋过程中，由于螺旋叶片导粉时与煤粉相互作用而使螺旋钻杆产生一个向钻孔方向的力，所以在钻进过程中，钻机的给进压力要适当，这样才能控制好螺旋钻杆的产粉量和排粉量的平衡，保证在钻进过程中能充分的排除煤粉。给进压力的掌握，需要针对不同钻机、不同煤层特征和排渣条件进行测试和总结。

当钻孔向煤体深部推进时，由于钻孔的排渣距离长，排渣阻力也相应增加，滞留在孔内的沉渣也就越多，孔内的空间也就越少。因此只要发现孔内空间和孔口排渣量减少，必须停止前进，不能蛮进，这时钻杆应退退进进、来回反复掏空。

此外由于所使用的螺旋钻杆采用插接式连接，所以开始钻孔之前要将钻机稳固好，防止钻机在钻进过程中震动，造成钻杆在钻进过程中摆动或闪动，形成钻孔偏离中心，孔壁不平直，增加了钻进时的阻

力，消弱了前进能力，消弱了前进能力，孔壁受钻杆摆动影响而破坏，增加塌孔、堵孔的形成条件。而且钻机不稳定造成的钻孔偏心会增加钻杆的充填率，造成排粉不及时，出现堵孔现象。

通过实践证明螺旋钻杆在解决松软煤层钻进成孔问题中具有相当大的优势，能够避免松软煤层钻进成孔过程中所发生的钻孔事故。

通过对比我们可以得出结论，光面钻杆施工工艺在煤的硬度系数较高的煤层中钻速度快、操作简单，螺旋钻杆施工工艺能够满足松软煤层成孔要求，他们各有优点，我矿应该用不同的钻杆施工工艺来解决不同煤体条件下的钻孔施工问题。

总结：对于光面钻杆施工工艺和螺旋钻杆施工工艺在成庄矿的使用中难免会遇到一些问题和难题，这需要我们共同去克服和解决，作为高瓦斯矿井，防止瓦斯突出，加大瓦斯抽采力度是我矿每年安全工作的重要任务。为此，探讨高效快速且经济有效的高瓦斯抽放钻探工艺，解决上述矛盾问题就显得非常必要。

参考文献：《矿井瓦斯抽放理论与技术》

《瓦斯抽放工》

《螺旋钻杆在特殊条件下的应用》

作者：任军亮；出生年月：1985年12月21日；性别：男；见习技术员；2007年毕业与山西煤炭职业技术学院；现从事瓦斯抽放工作；电话：3616777