高河能源定向千米鉆機交流材料

關(guān)于高河能源定向千米鉆機交流材料第一頁，共三十一頁，2022年，8月28日一、引入定向千米鉆機背景介紹

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、掘活動的延伸，地應力及瓦斯壓力也隨之不斷增大，瓦斯預警及超限事故時有發(fā)生。原有瓦斯抽放鉆孔工藝存在鉆孔施工距離短、預抽期短，影響單進等缺點且無法實現(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月先后引進澳大利亞威利朗沃公司VLD-1000鉆機、中煤科工集團重慶研究院ZYWL-6000D鉆機、中煤科工集團西安研究院ZDY6000LD鉆機、沈陽北方交通重工集團ZDY3500L（A）四家共計5臺井下定向千米鉆機在高河能源有限公司井下施工瓦斯抽采鉆孔。第二頁，共三十一頁，2022年，8月28日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)測定煤的堅固性系數(shù)f=0.38-0.43(打鉆塌孔現(xiàn)象嚴重)，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、定向千米鉆機在高河能源使用情況（一）高河能源煤層情況第三頁，共三十一頁，2022年，8月28日二、定向千米鉆機在高河能源使用情況1、澳大利亞威利朗沃公司VLD-1000鉆機澳鉆于在北膠與北東回4#橫貫處（原北膠迎頭）進行試驗階段鉆進。2012年2月2日至今分別在W1305回風順槽、E1302回風順槽、W2307回風與瓦排迎頭等共計16個鉆場由礦上施工鉆進。該鉆機共完成鉆進113個鉆孔，累計鉆進73038m，其中煤孔主孔最深達753m，巖孔最深達474m。（二）定向千米鉆機在高河能源使用情況概述第四頁，共三十一頁，2022年，8月28日2、中煤科工集團西安研究院ZDY6000LD鉆機

西安于在北東回與北膠4#橫貫處（北東回大巷內(nèi)）進行試驗階段鉆進。2012年8月29日至今分別在E1302回風順槽、E1305膠帶順槽、W2307回風順槽等共計6個鉆場由礦上施工鉆進。該鉆機共完成鉆進155個鉆孔，累計鉆進33775m，其中煤孔主孔最深達708m，巖孔最深達330m。

二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述第五頁，共三十一頁，2022年，8月28日3、中煤科工集團重慶研究院ZYWL-6000D鉆機

重慶鉆機于在北輔與北東回7#橫貫處（原北東回迎頭）進行試驗階段鉆進，共完成鉆進18個設(shè)計煤孔，累計鉆進8551m，其中主孔最深達555m。二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述第六頁，共三十一頁，2022年，8月28日4、沈陽北方交通重工集團ZDY3500L（A）

鉆機于共計25天在E1302回風順槽15#橫貫處進行試驗階段鉆進，共完成鉆進3個設(shè)計巖石鉆孔，累計施工894m，其中巖孔主孔最深達318m。二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（二）、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述第七頁，共三十一頁，2022年，8月28日為發(fā)揮定向千米鉆機最大優(yōu)勢，千米鉆機打設(shè)工作面超前預抽、掘進巷道掘前預抽、高位頂板裂隙帶等多種形式鉆孔的來降低掘進過程中工作面、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月引進第一臺定向千米鉆機以來，5臺鉆機已分別在北膠大巷迎頭、E1302回風順槽、W2307回風與瓦排迎頭（共計26個鉆場）施工進尺累計11.8萬m。2014年1-6月份累計鉆進4.5萬m。

二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機在高河能源施工鉆孔類型第八頁，共三十一頁，2022年，8月28日二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機在高河能源施工鉆孔類型第九頁，共三十一頁，2022年，8月28日1、巷道掘前預抽鉆孔

W2307回風、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。至今由澳鉆共施工19個鉆孔，累計鉆孔進尺22560m，主孔、支孔深度在450m以上的有43個，主孔最深達507m。二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機在高河能源施工鉆孔類型第十頁，共三十一頁，2022年，8月28日2、工作面超前預抽

由西安鉆機在北東回與北膠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個鉆孔。累計施工10590m，完成主孔、支孔深度在500m以上有12個，主孔最深達708m。

二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機在高河能源施工鉆孔類型第十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日3、高位頂板裂隙帶鉆孔

由澳鉆、西安鉆機分別在E1302回風順槽2#、6#橫貫處施工鉆孔。共施工12個鉆孔。累計5112m，完成主孔、支孔深度在300m以上有12個，主孔最深達360m。

二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機在高河能源施工鉆孔類型第十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日4、探地質(zhì)構(gòu)造鉆孔

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個鉆孔。累計10548m，主孔、支孔深度在400m以上有15個，主孔最深達489m。二、定向千米鉆機在高河能源使用情況概述（三）、定向千米鉆機在高河能源施工鉆孔類型第十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日由于鉆進時前方煤體賦存情況不清晰，鉆進過程中時常出現(xiàn)突然遇巖石的情況（頂板、底板或地質(zhì)構(gòu)造），為施工長距離鉆孔或特定設(shè)計鉆孔帶來難題。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，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，前方煤體賦存情況不清晰，鉆進過程中突然遇巖。探明的地質(zhì)數(shù)據(jù)信息為日后掘進提供過充分的參考。三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法（1）控制鉆孔探明前方煤層頂?shù)装寮百x存地質(zhì)構(gòu)造第十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法第十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日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，嚴重影響鉆孔的瓦斯抽放效果。高河能源在施工過程中當遇煤層松軟區(qū)域鉆進時，通過精準控制定向先將鉆頭進入到頂?shù)装寤蜷_分支越過松軟區(qū)域，遠離抱鉆區(qū)，這會大大減少鉆進過程中的抱鉆、埋鉆風險，同時也提高鉆孔的成孔率。重慶鉆機在北東回施工5#鉆孔時，鉆孔開孔前方25m-75m段賦存兩個斷層，煤體破碎嚴重，煤質(zhì)疏松，多次出現(xiàn)塌孔及抱鉆現(xiàn)象。對該區(qū)域進行瓦斯含量測定，瓦斯含量W值為10.2m3/t,瓦斯壓力P值為0.72Mpa。三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法

（2）通過定向功能越過松軟抱鉆區(qū)域第十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法第十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日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。下圖為西安鉆機在E1302回風順槽順利施工300m頂板裂隙帶長距離鉆孔。三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法（3）通過開分支鉆孔控制鉆頭至預定層位第十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法第十九頁，共三十一頁，2022年，8月28日高河能源在定向鉆機鉆進時改進工藝后采用先擴孔，水泥注漿封孔后再鉆進，高壓注漿泵可將水泥注滿孔內(nèi)同時也注入孔壁周圍縫隙內(nèi)，當鉆場周圍煤壁上出現(xiàn)水泥漿液時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回風迎頭定向鉆孔測量壓差，平均濃度45%，最高濃度90.7%。W2307回風幫部普通鉆孔測量壓差，平均濃度28%，最高濃度56.5%。三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法（4）水泥注漿封孔，減少煤墻裂隙，提高抽放效果第二十頁，共三十一頁，2022年，8月28日三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法第二十一頁，共三十一頁，2022年，8月28日在瓦斯賦存高的區(qū)域內(nèi)打鉆時有出現(xiàn)噴孔現(xiàn)象、噴出瓦斯容易造成鉆場內(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鉆進過程中，孔口安裝局部防噴裝置與氣水分離裝置可做到邊打變抽，鉆進時孔內(nèi)高瓦斯或高壓水噴出后進行自動泄壓，同時也自動將噴出瓦斯引入接抽管路，保證鉆場環(huán)境瓦斯?jié)舛炔怀?，保護了人員和機器的安全。嚴格的執(zhí)行標準保證了2014年前半年定向千米鉆機作業(yè)現(xiàn)場瓦斯零預警、零超限事故發(fā)生。三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法（5）嚴格安裝孔口防噴、氣水分離裝置第二十二頁，共三十一頁，2022年，8月28日三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法第二十三頁，共三十一頁，2022年，8月28日高河能源定向鉆孔封孔管使用經(jīng)歷三個階段第一階段：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，擴大內(nèi)徑返渣較為順利。可鋼質(zhì)封孔管為工作面日后掘進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的重量負荷，高河能源采用Φ133mm，800mm長鋼質(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）改進封口管，減小塌孔造成返渣不暢第二十四頁，共三十一頁，2022年，8月28日高河能源在施工定向鉆孔過程中會遇到前方煤層傾角為負，施工鉆孔為下行鉆孔（俯孔），長距離施工過程中，孔內(nèi)變化復雜，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)及財產(chǎn)損失。針對此類型鉆孔高河能源采用完善崗位作業(yè)標準，鉆工嚴格執(zhí)行的的方法，例如崗位標準中要求：“下行鉆孔鉆進過程中，在正常鉆進和開分支鉆進時保持鉆機泥漿泵常開；在維護檢修以及處理其他問題時保持靜壓水閥門常開，保證孔內(nèi)水維持在流動狀態(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、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法（7）完善鉆進崗位作業(yè)標準，減少孔內(nèi)事故風險第二十五頁，共三十一頁，2022年，8月28日定向鉆孔鉆進距離長，鉆孔內(nèi)表面積大，為高瓦斯抽放提供了保障。高河能源對完成鉆孔進行孔孔測量分析，有利于時時監(jiān)測孔內(nèi)異常變化，了解鉆孔抽放峰值及變化曲線。例如西安鉆機于2013年3月在E1302回風順槽施工8個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日測得濃度35%，純流量1.92m3/min。澳鉆于2014年4月在W2307回風迎頭施工500m長距離鉆孔與W2307回風幫部施工150m短距離鉆孔對比如下：W2307回風迎頭定向鉆孔測量壓差，平均濃度45%，最高濃度90.7%。W2307回風幫部普通鉆孔測量壓差，平均濃度28%，最高濃度56.5%。三、定向千米鉆機在現(xiàn)場施工做法（8）鉆成鉆孔孔孔測量，持續(xù)跟蹤分析第二十六頁，共三十一頁，2022年，8月28日四、定向千米鉆機在管理方面做法第二十七頁，共三十一頁，2022年，8月28日

高河能源千米鉆機現(xiàn)具有主管1名、機電技術(shù)員1名、生產(chǎn)技術(shù)員1名、生產(chǎn)班長2名、標準班長1名、檢修班長1名共計7人組成隊組管理小組；鉆機司機17名、輔助鉆工36名共計53人組成生產(chǎn)鉆進小組，人員總數(shù)60人。（1）、在人員培養(yǎng)方面，嚴格執(zhí)行崗位技能選拔競聘上崗制度，注重人員整體素質(zhì)，培養(yǎng)選拔鉆機司機的同時注重電工、瓦斯抽放工及檢修工的培養(yǎng)計劃。要求管理小組成員前提精通打鉆、深入現(xiàn)場，技術(shù)過硬是選拔第一道門檻。例如：鉆工選拔培訓為每兩個月輔助鉆工進行理論筆試考試，成績前三名進行下一輪現(xiàn)場鉆進與處理問題實操測試，綜合成績第一名轉(zhuǎn)為實習鉆工培養(yǎng)鍛煉。（2）、鉆工及輔助鉆工培養(yǎng)趨向年輕化、學生化，這些人學習能力強、勇于創(chuàng)新，可以讓靈活的思路融入到現(xiàn)場。例如：現(xiàn)定向千米鉆機60人中本科4人、大專4人、高中以上學歷50人，人員平均年齡32歲。2014年申報小改小革項目2項。

四、定向千米鉆機在管理方面做法1、人員培養(yǎng)管理第二十八頁，共三十一頁，2022年，8月28日（1）、完善崗位作業(yè)與環(huán)境作業(yè)標準

例如1、崗標中要求鉆工執(zhí)行作業(yè)現(xiàn)場交接班制度，詳細交接孔內(nèi)異常變化及鉆進注意事項，減少對孔內(nèi)風險的錯誤判斷。例如2、崗標中要求輔助鉆工鉆進過程中對鉆桿粉筆記號，防止鉆進深度不精確；對鉆桿每根沖洗及螺紋處涂抹黃油，減少了對鉆桿的磨損。（