跟管钻进技术在煤矿井下瓦斯抽放钻孔封孔工艺中的应用及若干问题的处理措施

摘要：针对近水平定向长距离瓦斯抽放钻孔开孔段煤层松散破碎的问题，通过分析开孔段
煤层赋存情况，介绍了在施工白芨沟煤矿

2621 工作面定向瓦斯抽放钻孔开孔段遇到的问题

及采取的解决对策。通过选择合适的钻具、技术和工艺等，达到了预期的封孔效果，保证了
封孔质量和后续定向钻孔的施工。

 

中国论文网

 http://www.xzbu.com/8/view-4375457.htm

　　关键词：跟管钻进；瓦斯抽放；封孔工艺；处理措施

 

　　一、概述

 

　　近年来，定向钻进技术在煤矿井下长距离瓦斯抽放钻孔中的应用越来越广泛，施工技
术和工艺也逐步完善，钻孔施工深度、施工精度、成孔率、单孔瓦斯抽放浓度和流量都有了明
显的提高，解决了煤矿井下工作面的瓦斯抽采利用和瓦斯治理等问题。但是面对开孔段煤层
松软破碎，钻孔施工时瓦斯浓度和流量大等问题，如何保证开孔段封孔质量，防止钻孔瓦
斯泄漏，保证后续定向钻孔的顺利施工成为当务之急。

 

　　面对井下施工瓦斯抽放钻孔开孔段煤层破碎的问题，常规的开孔、扩孔、下套管封孔的
工艺已经无法满足封孔要求，出现封孔长度不够、孔口管弯曲较大无法下钻、封孔后漏气漏
水等问题。随着钻探技术的发展，跟管钻进技术在地面取芯钻进和泥浆钻进中的应用越来越
多，技术也更加成熟，利用跟管钻进技术针对开孔段煤层破碎的情况进行封孔，不仅保证
了封孔质量，满足了定向钻进的要求，瓦斯抽放效果也更加明显。

 

　　二、工程概述

 

　　（一）开孔段煤层情况

 

　　白芨沟煤矿是神华宁煤集团重点煤矿之一，属高瓦斯矿井。本次施工的

2621 工作面瓦

斯抽放钻孔，主要针对二

3 层煤进行施工，二 3 层煤厚度 10m-24m 不等，顶板有 1.5m-2m

厚略质煤，煤层松软破碎，遇水即发生塌孔现象。本次施工钻场设在二

3 层煤顶分层，钻场

顶板即为二

3 层煤直接顶，在钻场掘进过程中由于放炮原因，接近顶板略质煤以下煤层也

出现松散破碎情况，钻进时出现严重塌孔。沿钻孔施工方向，煤层倾角在

6°-8°左右，钻孔

设计开孔倾角均为

2°，开孔高度距顶板 1.5m，预计穿越破碎带距离为 12m。 

　　（二）针对破碎煤层封孔工艺存在的问题

 

　　

1.定向钻具组合。φ96mmPDC 钻头+φ76mm 螺杆马达（弯角 1.25°）+φ76mm 下无磁

+φ76mm 测量探管+φ76mm 上无磁+φ73mm 通缆钻杆。 
　　

2.常规封孔工艺。开孔段煤层较硬时，采用 φ96mmPDC 钻头回转钻进至 12m 处，提钻

更换

φ153mmPDC 钻头扩孔至 12m，下入 φ108mm 复合材料封孔管 12m（4m/根，用丝扣连

接），采用

KSZB160-2 矿用手动注浆泵注入赛瑞封孔材料进行封孔，封孔效果良好。 

　　

3.采用常规封孔工艺针对 2621 工作面封孔出现的问题。2621 工作面钻孔开孔段煤层较

破碎，采用

φ96mm 钻头钻进 2m 后即发生不返水情况，反复提钻扫孔后返渣持续较多，为

拳头大块状煤，钻进

4m 后提钻观察，可见度只能达到 1m，后续钻孔全部堵死。采用

φ153mmPDC 钻头扩孔至 12m 处提钻观察情况相同。由于复合材料封孔管强度有限，下入
4m 后就无法继续下入，用钻机回转下入 8m 后封孔。 
　　采用常规封孔工艺封孔长度只能达到

8m，封孔长度不能覆盖整个破碎区域，后续钻孔

施工时仍然存在塌孔卡钻情况；复合材料孔口管强度小，下入孔内时弯曲严重，导致定向
钻具无法下入孔内；钻孔开孔过程中，塌孔导致钻孔孔径变大，封孔质量不能保证，出现
漏气漏水。

 

　　针对以上出现的问题，首先要解决如何护孔，避免钻孔塌孔严重，那就要下入大孔径、
高强度孔口管，通过破碎带以后再下入小孔径、高强度孔口管进行封孔，这样一来不仅能保