高河能源定向千米鉆機(jī)交流材料

關(guān)于高河能源定向千米鉆機(jī)交流材料一、引入定向千米鉆機(jī)背景介紹

隨著高河能源有限公司2012年由基建礦井轉(zhuǎn)型為生產(chǎn)型礦井，采、掘活動(dòng)的延伸，地應(yīng)力及瓦斯壓力也隨之不斷增大，瓦斯預(yù)警及超限事故時(shí)有發(fā)生。原有瓦斯抽放鉆孔工藝存在鉆孔施工距離短、預(yù)抽期短，影響單進(jìn)等缺點(diǎn)且無法實(shí)現(xiàn)區(qū)域性防突。無法滿足公司采、掘、抽的銜接需要，給安全管理帶來隱患。為有效解決瓦斯制約高效生產(chǎn)的難題，公司于2011年11月先后引進(jìn)澳大利亞威利朗沃公司VLD-1000鉆機(jī)、中煤科工集團(tuán)重慶研究院ZYWL-6000D鉆機(jī)、中煤科工集團(tuán)西安研究院ZDY6000LD鉆機(jī)、沈陽北方交通重工集團(tuán)ZDY3500L（A）四家共計(jì)5臺(tái)井下定向千米鉆機(jī)在高河能源有限公司井下施工瓦斯抽采鉆孔。第2頁,共31頁，2024年2月25日，星期天高河能源有限公司主采3#煤層，平均煤厚6.67m，煤質(zhì)為貧瘦煤為主，經(jīng)測(cè)定煤的堅(jiān)固性系數(shù)f=0.38-0.43(打鉆塌孔現(xiàn)象嚴(yán)重)，煤層透氣性為0.0004597-0.2621m3/min·hm，煤質(zhì)疏松，屬于較難抽放型煤層。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況（一）高河能源煤層情況第3頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況1、澳大利亞威利朗沃公司VLD-1000鉆機(jī)澳鉆于2011.11.24--2012.2.1在北膠與北東回4#橫貫處（原北膠迎頭）進(jìn)行試驗(yàn)階段鉆進(jìn)。2012年2月2日至今分別在W1305回風(fēng)順槽、E1302回風(fēng)順槽、W2307回風(fēng)與瓦排迎頭等共計(jì)16個(gè)鉆場(chǎng)由礦上施工鉆進(jìn)。該鉆機(jī)共完成鉆進(jìn)113個(gè)鉆孔，累計(jì)鉆進(jìn)73038m，其中煤孔主孔最深達(dá)753m，巖孔最深達(dá)474m。（二）定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述第4頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2、中煤科工集團(tuán)西安研究院ZDY6000LD鉆機(jī)

西安于2012.5.8--2012.8.19在北東回與北膠4#橫貫處（北東回大巷內(nèi)）進(jìn)行試驗(yàn)階段鉆進(jìn)。2012年8月29日至今分別在E1302回風(fēng)順槽、E1305膠帶順槽、W2307回風(fēng)順槽等共計(jì)6個(gè)鉆場(chǎng)由礦上施工鉆進(jìn)。該鉆機(jī)共完成鉆進(jìn)155個(gè)鉆孔，累計(jì)鉆進(jìn)33775m，其中煤孔主孔最深達(dá)708m，巖孔最深達(dá)330m。

二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述第5頁,共31頁，2024年2月25日，星期天3、中煤科工集團(tuán)重慶研究院ZYWL-6000D鉆機(jī)

重慶鉆機(jī)于2011.12.23--2012.10.1在北輔與北東回7#橫貫處（原北東回迎頭）進(jìn)行試驗(yàn)階段鉆進(jìn)，共完成鉆進(jìn)18個(gè)設(shè)計(jì)煤孔，累計(jì)鉆進(jìn)8551m，其中主孔最深達(dá)555m。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述第6頁,共31頁，2024年2月25日，星期天4、沈陽北方交通重工集團(tuán)ZDY3500L（A）

鉆機(jī)于2012.11.6--2012.12.1共計(jì)25天在E1302回風(fēng)順槽15#橫貫處進(jìn)行試驗(yàn)階段鉆進(jìn)，共完成鉆進(jìn)3個(gè)設(shè)計(jì)巖石鉆孔，累計(jì)施工894m，其中巖孔主孔最深達(dá)318m。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述第7頁,共31頁，2024年2月25日，星期天為發(fā)揮定向千米鉆機(jī)最大優(yōu)勢(shì)，千米鉆機(jī)打設(shè)工作面超前預(yù)抽、掘進(jìn)巷道掘前預(yù)抽、高位頂板裂隙帶等多種形式鉆孔的來降低掘進(jìn)過程中工作面、回采工作面煤體內(nèi)瓦斯以及回采工作面采空區(qū)瓦斯。施工鉆探地質(zhì)構(gòu)造鉆孔探明煤體前方地質(zhì)構(gòu)造賦存情況。公司自2011年11月引進(jìn)第一臺(tái)定向千米鉆機(jī)以來，5臺(tái)鉆機(jī)已分別在北膠大巷迎頭、E1302回風(fēng)順槽、W2307回風(fēng)與瓦排迎頭（共計(jì)26個(gè)鉆場(chǎng)）施工進(jìn)尺累計(jì)11.8萬m。2014年1-6月份累計(jì)鉆進(jìn)4.5萬m。

二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第8頁,共31頁，2024年2月25日，星期天二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第9頁,共31頁，2024年2月25日，星期天1、巷道掘前預(yù)抽鉆孔

W2307回風(fēng)、瓦排迎頭瓦斯含量W值在9.66m3/t—15.26m3/t,瓦斯壓力P值在0.66—1.27Mpa，煤體破碎。2014.3.1至今由澳鉆共施工19個(gè)鉆孔，累計(jì)鉆孔進(jìn)尺22560m，主孔、支孔深度在450m以上的有43個(gè)，主孔最深達(dá)507m。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第10頁,共31頁，2024年2月25日，星期天2、工作面超前預(yù)抽

2012.5.8—2012.8.9由西安鉆機(jī)在北東回與北膠4#橫貫處施工鉆孔。該區(qū)域瓦斯含量W值為10.5m3/t，瓦斯壓力P值為0.79Mpa。共施工10個(gè)鉆孔。累計(jì)施工10590m，完成主孔、支孔深度在500m以上有12個(gè)，主孔最深達(dá)708m。

二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第11頁,共31頁，2024年2月25日，星期天3、高位頂板裂隙帶鉆孔

2013.3.25—2013.10.12由澳鉆、西安鉆機(jī)分別在E1302回風(fēng)順槽2#、6#橫貫處施工鉆孔。共施工12個(gè)鉆孔。累計(jì)5112m，完成主孔、支孔深度在300m以上有12個(gè)，主孔最深達(dá)360m。

二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第12頁,共31頁，2024年2月25日，星期天4、探地質(zhì)構(gòu)造鉆孔

2013.11.18—2014.2.16由澳鉆在南輔大巷迎頭施工鉆孔。該區(qū)域瓦斯含量W值為7.5m3/t,瓦斯壓力P值為0.35Mpa。共施工8個(gè)鉆孔。累計(jì)10548m，主孔、支孔深度在400m以上有15個(gè)，主孔最深達(dá)489m。二、定向千米鉆機(jī)在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機(jī)在高河能源施工鉆孔類型第13頁,共31頁，2024年2月25日，星期天由于鉆進(jìn)時(shí)前方煤體賦存情況不清晰，鉆進(jìn)過程中時(shí)常出現(xiàn)突然遇巖石的情況（頂板、底板或地質(zhì)構(gòu)造），為施工長(zhǎng)距離鉆孔或特定設(shè)計(jì)鉆孔帶來難題。高河能源在施工過程中通過壓力表信息反饋以及氣水分離裝置返渣情況判斷處目前孔內(nèi)鉆進(jìn)情況，通過開設(shè)分支鉆孔可保證鉆頭始終在煤體內(nèi)鉆進(jìn)，減少無用鉆孔的施工，提高單孔瓦斯抽放量。下圖為澳鉆在北膠施工1#鉆孔時(shí)，前方煤體賦存情況不清晰，鉆進(jìn)過程中突然遇巖。探明的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息為日后掘進(jìn)提供過充分的參考。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（1）控制鉆孔探明前方煤層頂?shù)装寮百x存地質(zhì)構(gòu)造第14頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第15頁,共31頁，2024年2月25日，星期天在施工瓦斯抽采鉆孔過程中塌孔、抱鉆甚至埋鉆現(xiàn)象常發(fā)生，造成經(jīng)濟(jì)損失，完成后的鉆孔在煤質(zhì)松軟區(qū)域容易出現(xiàn)塌孔，嚴(yán)重影響鉆孔的瓦斯抽放效果。高河能源在施工過程中當(dāng)遇煤層松軟區(qū)域鉆進(jìn)時(shí)，通過精準(zhǔn)控制定向先將鉆頭進(jìn)入到頂?shù)装寤蜷_分支越過松軟區(qū)域，遠(yuǎn)離抱鉆區(qū)，這會(huì)大大減少鉆進(jìn)過程中的抱鉆、埋鉆風(fēng)險(xiǎn)，同時(shí)也提高鉆孔的成孔率。重慶鉆機(jī)在北東回施工5#鉆孔時(shí)，鉆孔開孔前方25m-75m段賦存兩個(gè)斷層，煤體破碎嚴(yán)重，煤質(zhì)疏松，多次出現(xiàn)塌孔及抱鉆現(xiàn)象。對(duì)該區(qū)域進(jìn)行瓦斯含量測(cè)定，瓦斯含量W值為10.2m3/t,瓦斯壓力P值為0.72Mpa。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法

（2）通過定向功能越過松軟抱鉆區(qū)域第16頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第17頁,共31頁，2024年2月25日，星期天在施工高位頂板裂隙帶鉆孔過程中，要求鉆頭終孔位置布置在煤層頂板之上裂隙帶層位中，通過裂隙盡可能抽放回采工作面采空區(qū)瓦斯，解決工作面回采過程中上隅角瓦斯抽放難題。短距離裂隙帶鉆孔施工距離短，裂隙帶中有效距離不足，抽放效果不明顯。下圖為西安鉆機(jī)在E1302回風(fēng)順槽順利施工300m頂板裂隙帶長(zhǎng)距離鉆孔。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（3）通過開分支鉆孔控制鉆頭至預(yù)定層位第18頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第19頁,共31頁，2024年2月25日，星期天高河能源在定向鉆機(jī)鉆進(jìn)時(shí)改進(jìn)工藝后采用先擴(kuò)孔，水泥注漿封孔后再鉆進(jìn)，高壓注漿泵可將水泥注滿孔內(nèi)同時(shí)也注入孔壁周圍縫隙內(nèi)，當(dāng)鉆場(chǎng)周圍煤壁上出現(xiàn)水泥漿液時(shí)通過壓力控制停止注漿。保證了孔內(nèi)及孔壁周圍煤體的封閉性，提高瓦斯抽放效果。W2307回風(fēng)迎頭定向鉆孔測(cè)量壓差1.02-4.08，平均濃度45%，最高濃度90.7%。W2307回風(fēng)幫部普通鉆孔測(cè)量壓差1.02-9.18，平均濃度28%，最高濃度56.5%。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（4）水泥注漿封孔，減少煤墻裂隙，提高抽放效果第20頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第21頁,共31頁，2024年2月25日，星期天在瓦斯賦存高的區(qū)域內(nèi)打鉆時(shí)有出現(xiàn)噴孔現(xiàn)象、噴出瓦斯容易造成鉆場(chǎng)內(nèi)瓦斯積聚，致使瓦斯超限，造成事故隱患。而高河煤礦在使用定向鉆機(jī)鉆進(jìn)過程中，孔口安裝局部防噴裝置與氣水分離裝置可做到邊打變抽，鉆進(jìn)時(shí)孔內(nèi)高瓦斯或高壓水噴出后進(jìn)行自動(dòng)泄壓，同時(shí)也自動(dòng)將噴出瓦斯引入接抽管路，保證鉆場(chǎng)環(huán)境瓦斯?jié)舛炔怀?，保護(hù)了人員和機(jī)器的安全。嚴(yán)格的執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)保證了2014年前半年定向千米鉆機(jī)作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)瓦斯零預(yù)警、零超限事故發(fā)生。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（5）嚴(yán)格安裝孔口防噴、氣水分離裝置第22頁,共31頁，2024年2月25日，星期天三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法第23頁,共31頁，2024年2月25日，星期天高河能源定向鉆孔封孔管使用經(jīng)歷三個(gè)階段第一階段：2011年11月--2012年6月期間使用Φ108mm鋼質(zhì)管，管內(nèi)徑Φ100mm，但是定向鉆頭Φ96mm，鉆桿Φ70mm，容易造成返渣不暢，引起堵孔抱鉆。第二階段：2012年7月—2013年9月期間將封孔管改為Φ114mm鋼質(zhì)地質(zhì)管，內(nèi)徑Φ108mm，擴(kuò)大內(nèi)徑返渣較為順利?？射撡|(zhì)封孔管為工作面日后掘進(jìn)與回采割煤埋下隱患，容易碰撞產(chǎn)生火花，因此取消此類型封孔管。第三階段：2013年9月至今，采用PVC材質(zhì)封孔管無法滿足孔口防噴裝置20kg的重量負(fù)荷，高河能源采用Φ133mm，800mm長(zhǎng)鋼質(zhì)管作為孔口段，通過短節(jié)連接Φ125mm，4mPVC管，封孔16m，解決以上問題。（6）改進(jìn)封口管，減小塌孔造成返渣不暢第24頁,共31頁，2024年2月25日，星期天高河能源在施工定向鉆孔過程中會(huì)遇到前方煤層傾角為負(fù)，施工鉆孔為下行鉆孔（俯孔），長(zhǎng)距離施工過程中，孔內(nèi)變化復(fù)雜，如遇鉆孔返渣不徹底，容易發(fā)生煤渣埋鉆或掉鉆事故，影響正規(guī)循環(huán)作業(yè)及財(cái)產(chǎn)損失。針對(duì)此類型鉆孔高河能源采用完善崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，鉆工嚴(yán)格執(zhí)行的的方法，例如崗位標(biāo)準(zhǔn)中要求：“下行鉆孔鉆進(jìn)過程中，在正常鉆進(jìn)和開分支鉆進(jìn)時(shí)保持鉆機(jī)泥漿泵常開；在維護(hù)檢修以及處理其他問題時(shí)保持靜壓水閥門常開，保證孔內(nèi)水維持在流動(dòng)狀態(tài)，防止煤渣積聚在鉆孔底部引起孔內(nèi)事故，直至退出所有鉆桿并網(wǎng)接抽”。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（7）完善鉆進(jìn)崗位作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，減少孔內(nèi)事故風(fēng)險(xiǎn)第25頁,共31頁，2024年2月25日，星期天定向鉆孔鉆進(jìn)距離長(zhǎng)，鉆孔內(nèi)表面積大，為高瓦斯抽放提供了保障。高河能源對(duì)完成鉆孔進(jìn)行孔孔測(cè)量分析，有利于時(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)孔內(nèi)異常變化，了解鉆孔抽放峰值及變化曲線。例如西安鉆機(jī)于2013年3月在E1302回風(fēng)順槽施工8個(gè)350m頂板裂隙帶巖石鉆孔，濃度隨著工作面回采逐漸變化，變化值在15%-30%，單孔平均純流量在0.45m3/min,其中8#鉆孔在2013年8月15日測(cè)得濃度35%，純流量1.92m3/min。澳鉆于2014年4月在W2307回風(fēng)迎頭施工500m長(zhǎng)距離鉆孔與W2307回風(fēng)幫部施工150m短距離鉆孔對(duì)比如下：W2307回風(fēng)迎頭定向鉆孔測(cè)量壓差1.02-4.08，平均濃度45%，最高濃度90.7%。W2307回風(fēng)幫部普通鉆孔測(cè)量壓差1.02-9.18，平均濃度28%，最高濃度56.5%。三、定向千米鉆機(jī)在現(xiàn)場(chǎng)施工做法（8）鉆成鉆孔孔孔測(cè)量，持續(xù)跟蹤分析第26頁,共31頁，2024年2月25日，星期天四、定向千米鉆機(jī)在管理方面做法第27頁,共31頁，2024年2月25日，星期天

高河能源千米鉆機(jī)現(xiàn)具有主管1名、機(jī)電技術(shù)員1名、生產(chǎn)技術(shù)員1名、生產(chǎn)班長(zhǎng)2名、標(biāo)準(zhǔn)班長(zhǎng)1名、檢修班長(zhǎng)1名共計(jì)7人組成隊(duì)組管理小組；鉆機(jī)司機(jī)17名、輔助鉆工36名共計(jì)53人組成生產(chǎn)鉆進(jìn)小組，人員總數(shù)60人。（1）、在人員培養(yǎng)方面，嚴(yán)格執(zhí)行崗位技能選拔競(jìng)聘上崗制度，注重人員整體素質(zhì)，培養(yǎng)選拔鉆機(jī)司機(jī)的同時(shí)注重電工、瓦斯抽放工及檢修工的培養(yǎng)計(jì)劃。要求管理小組成員前提精通打鉆、深入現(xiàn)場(chǎng)，技術(shù)過硬是選拔第一道門檻。例如：鉆工選拔培訓(xùn)為每?jī)蓚€(gè)月輔助鉆工進(jìn)行理論筆試考試，成績(jī)前三名進(jìn)行下一輪現(xiàn)場(chǎng)鉆進(jìn)與處理問題實(shí)操測(cè)試，綜合成績(jī)第一名轉(zhuǎn)為實(shí)習(xí)鉆工培養(yǎng)鍛煉。（2）、鉆工及輔助鉆工培養(yǎng)趨向年輕化、學(xué)生化，這些人學(xué)習(xí)能力強(qiáng)、勇于創(chuàng)新，可以讓靈活的思路融入到現(xiàn)場(chǎng)。例如：現(xiàn)定向千米鉆機(jī)60人中本科4人、大專4人、高中以上學(xué)歷50人，人員平均年齡32歲。2014年申報(bào)小改小革項(xiàng)目2項(xiàng)。

四、定向千米鉆機(jī)在管理方面做法1、人員培養(yǎng)管理第28頁,共31頁，2024年2月25日，星期天（1）、完善崗位作業(yè)與環(huán)境作業(yè)標(biāo)準(zhǔn)

例如1、崗標(biāo)中要求鉆工執(zhí)行作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)交接班制度，詳細(xì)交接孔內(nèi)異常變化及鉆進(jìn)注意事項(xiàng)，減少對(duì)孔內(nèi)風(fēng)險(xiǎn)的錯(cuò)誤判斷。例如2、崗標(biāo)中要求輔助鉆工鉆進(jìn)過程中對(duì)鉆桿粉筆記號(hào)，防止鉆進(jìn)深度不精確；對(duì)鉆桿每根沖洗及螺