衡獻(xiàn)偉，李青松，3，徐曉乾，付金磊

(1.貴州省煤礦設(shè)計(jì)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550025； 2.貴州省礦山安全科學(xué)研究院有限公司，貴州 貴陽(yáng) 550025；3.中國(guó)礦業(yè)大學(xué) 安全學(xué)院，江蘇 徐州 221116)

煤炭是我國(guó)最主要的一次能源，占我國(guó)一次能源消費(fèi)總量的60%以上[1-2]。貴州煤炭資源儲(chǔ)量居全國(guó)第5位，相當(dāng)于南方12省(區(qū)、市)總和，素有“江南煤?！敝Q(chēng)。貴州煤礦大多為煤層群開(kāi)采，可采煤層一般3～20層，煤層透氣性差且松軟煤層普遍發(fā)育，煤層滲透率為10-6數(shù)量級(jí)，全國(guó)最低，較淮南低2～3個(gè)數(shù)量級(jí)。瓦斯治理是困擾松軟突出煤層產(chǎn)能提高的難題[3-4]，其中瓦斯抽采鉆孔的施工裝備及鉆進(jìn)工藝是關(guān)鍵難點(diǎn)之一[5-7]。

近年來(lái)，隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及煤礦安全技改專(zhuān)項(xiàng)資金的投入，貴州煤礦區(qū)瓦斯抽采成套技術(shù)裝備能力水平得到大幅提升，并形成了一系列瓦斯抽采技術(shù)及裝備等體系文件[8-12]。但多數(shù)礦井存在抽采巷道、鉆孔工程量少，不能滿(mǎn)足瓦斯抽采需要，進(jìn)而導(dǎo)致礦井抽、掘、采失調(diào)?；诖耍ㄟ^(guò)問(wèn)卷形式初步了解了貴州主要產(chǎn)煤區(qū)(州、縣)和煤炭企業(yè)(集團(tuán))公司大功率定向鉆機(jī)及附屬裝備的配備情況，并選取典型煤礦進(jìn)行實(shí)地調(diào)研。對(duì)其配置大功率履帶式鉆機(jī)、千米定向鉆機(jī)及鉆孔軌跡測(cè)量?jī)x等先進(jìn)裝備配備、使用現(xiàn)狀、適用條件和先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)等進(jìn)行分析總結(jié)，并對(duì)比分析了定向鉆機(jī)與大功率鉆機(jī)抽采效果，提出貴州煤礦抽采技術(shù)與裝備發(fā)展展望。

1 貴州煤礦大功率鉆機(jī)應(yīng)用現(xiàn)狀

對(duì)貴州眾一金彩黔礦業(yè)有限公司、山東能源貴州礦業(yè)集團(tuán)有限公司、兗礦貴州能化有限公司、貴州豫能投資有限公司、貴州能發(fā)燃料開(kāi)發(fā)有限公司、貴州盤(pán)江煤電集團(tuán)有限責(zé)任公司、貴州邦達(dá)能源開(kāi)發(fā)有限公司、貴州新宜礦業(yè)集團(tuán)有限公司及貴州水城礦業(yè)(集團(tuán))有限責(zé)任公司等旗下14對(duì)典型礦井進(jìn)行調(diào)研，調(diào)研礦井分布如圖1所示。其中，定向鉆機(jī)共計(jì)配備5臺(tái)，4000～6000型大功率鉆機(jī)共計(jì)配備75臺(tái)，3500以下型號(hào)鉆機(jī)共計(jì)配備19臺(tái)。其中老鷹山礦井大功率鉆機(jī)配備情況不詳，13對(duì)典型礦井大功率鉆機(jī)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖2所示。配備定向鉆機(jī)礦井占調(diào)研礦井的28.57%，4000～6000型大功率鉆機(jī)調(diào)研礦井均有配備。3500以下型號(hào)鉆機(jī)有6個(gè)礦井配備，配備3500以下型號(hào)鉆機(jī)礦井占調(diào)研礦井的42.85%。按照結(jié)構(gòu)形式、適用條件、使用過(guò)程優(yōu)缺點(diǎn)、主要特征性能參數(shù)及抽采效果考察等對(duì)典型鉆機(jī)裝備進(jìn)行介紹。

圖1 調(diào)研礦井分布 Fig.1 Research mine distribution

圖2 調(diào)研礦井鉆機(jī)配置情況Fig.2 Investigate the configuration of mine rigs

1.1 定向鉆機(jī)應(yīng)用情況

定向鉆機(jī)是一種低轉(zhuǎn)速大轉(zhuǎn)矩自行式全液壓動(dòng)力頭式坑道鉆機(jī)，采用履帶車(chē)驅(qū)動(dòng)和膠輪車(chē)拖掛結(jié)構(gòu)，適于孔口動(dòng)力的大直徑近水平深孔鉆進(jìn)和孔底動(dòng)力的螺桿馬達(dá)定向鉆進(jìn)，鉆機(jī)結(jié)構(gòu)、施工工藝流程如圖3、圖4所示。

圖3 ZDY-6000LD(F)鉆機(jī)示意Fig.3 Schematic diagram of ZDY-6000LD(F) drilling rig

圖4 前進(jìn)式鉆孔工藝流程Fig.4 Progressive drilling process

調(diào)研礦井使用的定向鉆機(jī)有：ZDY-4000LD(C)、ZDY-6000LD(B)、ZDY-6000LD(F)、ZYWL-6000DS型，定向鉆機(jī)參數(shù)見(jiàn)表1，主要用于施工順層抽采鉆孔和頂板穿層梳狀鉆孔，以實(shí)現(xiàn)大面積預(yù)抽煤層瓦斯。其中，青龍煤礦應(yīng)用ZDY-6000LD(F)定向鉆機(jī)在21601運(yùn)輸巷施工順層鉆孔預(yù)抽煤巷掘進(jìn)條帶瓦斯，共施工7個(gè)定向順層鉆孔，鉆孔深120～306 m，總進(jìn)尺4 987 m，截至2019年1月25日，已累計(jì)抽采瓦斯112 d，抽采瓦斯?jié)舛扰c純量變化關(guān)系如圖5所示。支管抽采瓦斯平均濃度為69.4%，支管抽采瓦斯平均純量為2.7 m3/min；青龍煤礦應(yīng)用ZDY-4000LD(C)定向鉆機(jī)在21606運(yùn)輸巷施工順層鉆孔預(yù)抽煤巷掘進(jìn)條帶瓦斯，共施工50個(gè)順層鉆孔，鉆孔平均孔深145 m，累計(jì)進(jìn)尺7 250 m，施工日進(jìn)尺150 m，鉆孔單孔抽采瓦斯?jié)舛葹?0%～90%，單孔抽采流量為0.1～0.5 m3/min；新田煤礦應(yīng)用ZDY-6000LD(B)定向鉆機(jī)在1901運(yùn)輸巷施工順層鉆孔預(yù)抽煤巷掘進(jìn)條帶瓦斯，共施工8個(gè)定向順層鉆孔，鉆孔孔深96～459 m，總進(jìn)尺3 354 m，鉆孔單孔抽采瓦斯平均濃度36.14%～91.6%；恒泰煤礦應(yīng)用ZDY-6000LD(F)定向鉆機(jī)在21804運(yùn)輸巷施工頂板穿層梳狀鉆孔預(yù)抽煤巷掘進(jìn)條帶瓦斯，共施工7個(gè)定向抽采長(zhǎng)鉆孔，孔深為120～306 m，總進(jìn)尺為4 987 m，鉆孔單孔抽采瓦斯平均濃度為31.51%～58.70%，單孔抽采瓦斯平均純量為1.91～3.75 m3/min。

表1 定向鉆機(jī)參數(shù)Tab.1 Directional drilling rig parameters

圖5 抽采瓦斯?jié)舛扰c純量變化Fig.5 Drainage gas concentration and scalar change

定向鉆機(jī)在使用過(guò)程中穩(wěn)定性好，采用液壓油缸固定鉆機(jī)較牢固，且定向鉆孔可以實(shí)時(shí)測(cè)定軌跡，打鉆比較精確，杜絕出現(xiàn)空白帶，鉆孔成孔滿(mǎn)足瓦斯治理的需求；取代底板抽放巷，適當(dāng)縮減工期；提前預(yù)抽，減少掘進(jìn)期間區(qū)域瓦斯抽放治理頻次。定向鉆機(jī)在使用過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題：①由于鉆機(jī)體積大，要求施工斷面大，增加頂板控制難度；②鉆孔施工時(shí)必須具備一定的判斷能力和簡(jiǎn)單的計(jì)算機(jī)操作；③頂?shù)装鍘r性要求高，泥巖等易垮孔，鉆孔效果評(píng)價(jià)較困難。

1.2 4000～6000型大功率鉆機(jī)

調(diào)研礦井使用的4000～6000型大功率鉆機(jī)型號(hào)有：ZDY-4200LS、ZDY-4000LR、CMS1-6000/55、CMSI-4200/55、CMSI-4000/55、ZYW-6000/75、ZDY-4500LXY、ZDY-4200LPS(A)、ZDY-4200、ZYWL-4000、CMSI-4200/80、ZDY-4200SWL、ZDY-4000S、ZDY-4000L(Q)，13對(duì)典型礦井使用4000～6000型大功率鉆機(jī)統(tǒng)計(jì)結(jié)果如圖6所示。綠塘、恒泰、新田、林華、月亮田、火燒鋪煤礦均使用ZDY-4000LR鉆機(jī)，大雁、金佳河、恒泰、那羅寨、大灣煤礦均使用ZDY-4200LS鉆機(jī)。可見(jiàn)主要使用ZDY-4000LR與ZDY-4200LS兩種鉆機(jī)，其參數(shù)見(jiàn)表2。

圖6 調(diào)研礦井4000～6000型大功率鉆機(jī)配置情況 Fig.6 Investigate the configuration of mine 4000～6000 high power drilling rig

表2 典型大功率鉆機(jī)參數(shù)Tab.2 Typical high power rig parameters

ZDY-4000LR型煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機(jī)，屬于履帶自行式、低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩類(lèi)型，主要用于施工順層、穿層，以實(shí)現(xiàn)大面積預(yù)抽煤層瓦斯；ZDY-4200LS型煤礦用履帶式全液壓坑道鉆機(jī)為無(wú)級(jí)調(diào)速鉆機(jī)，主要用于施工地質(zhì)鉆孔開(kāi)展地質(zhì)勘探。其中，那羅寨煤礦應(yīng)用ZDY-4000LR大功率鉆機(jī)在121102運(yùn)輸巷施工順層鉆孔預(yù)抽煤巷掘進(jìn)條帶瓦斯，2019年1月18日至2019年4月10日，共施工67個(gè)鉆孔，鉆孔孔深72～130 m，累計(jì)抽采99 d，抽采瓦斯?jié)舛扰c純量變化關(guān)系如圖7所示，支管抽采瓦斯?jié)舛葹?2%～49%，抽采瓦斯平均濃度為39.56%；支管抽采瓦斯純量為2.97～8.01 m3/min，抽采瓦斯平均純量為5.34 m3/min；大灣煤礦應(yīng)用ZDY-4000LS大功率鉆機(jī)在Z10901回風(fēng)巷施工穿層鉆孔預(yù)抽煤巷掘進(jìn)條帶瓦斯，共施工395個(gè)鉆孔，鉆孔孔深59～92 m，累計(jì)進(jìn)尺4 399 m，鉆孔單孔抽采瓦斯平均濃度為38.77%。

圖7 抽采瓦斯?jié)舛扰c純量變化Fig.7 Change of gas concentration and scalar

ZDY-4000LR鉆機(jī)可隨意調(diào)整鉆孔傾角和方位角，全方位施鉆，煤礦井下采用復(fù)合片鉆頭在穩(wěn)定中硬巖煤層中施工深度350 m以?xún)?nèi)、終孔直徑小于200 mm的近水平地質(zhì)勘探孔、抽放瓦斯孔、注水鉆孔等。鉆機(jī)在使用過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題：目前只有井下各大巷、采煤工作面及巷道斷面較大的巷道適合使用，ZDY-4000LR型鉆機(jī)受巷道斷面限制性較大；ZDY-4200LS鉆機(jī)適用于巖石堅(jiān)固性系數(shù)f≤ 10的各種煤層、巖層，鉆孔施工孔徑大，施工深度大，鉆孔成型好。鉆機(jī)在使用過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題：①鉆機(jī)運(yùn)輸困難，對(duì)運(yùn)輸巷道高度不得小于2.3 m，對(duì)行走巷道寬×高不得小于1.5 m×2.1 m；②人員操作技能要求比較高，鉆機(jī)配件高，鉆桿價(jià)格高；③使用過(guò)程中，鉆機(jī)夾持器加緊鉆桿困難，夾持器密封桶容易損壞。

1.3 3500以下型號(hào)大功率鉆機(jī)

3500以下型號(hào)鉆機(jī)抽采瓦斯效果并不理想，只有部分調(diào)研礦井在用。調(diào)研礦井使用的3500以下型號(hào)鉆機(jī)有：ZDY-3200S、ZDY-3200/37、ZDY-3200、ZDY-3500、ZDY-3500L(Q)。3500型以下型號(hào)鉆機(jī)使用效果一般，單孔瓦斯抽采濃度1.3%～46.0%，支管抽采瓦斯?jié)舛?.74%～35.42%；支管抽采瓦斯瓦斯純量0.092～4.340 m3/min；鉆機(jī)機(jī)身尺寸小，能在小斷面巷道中施工，購(gòu)置成本低，操作簡(jiǎn)單，維修簡(jiǎn)單。鉆機(jī)在使用過(guò)程中仍存在一些問(wèn)題：①鉆機(jī)施工鉆孔長(zhǎng)度較短，施工長(zhǎng)度60～100 m；②鉆機(jī)調(diào)整方位角、傾角工序繁瑣，施工方位角、傾角范圍有限；③鉆機(jī)機(jī)身穩(wěn)定性較差；④鉆機(jī)機(jī)動(dòng)靈活性差，不便于拆卸、運(yùn)輸。

1.4 定向鉆機(jī)與大功率鉆機(jī)效果討論

選取調(diào)研礦井配備的典型定向鉆機(jī)ZDY-6000LD(F)與大功率鉆機(jī)ZDY-4000LR進(jìn)行效果討論。青龍煤礦應(yīng)用ZDY-6000LD(F)定向鉆機(jī)在21601運(yùn)輸巷施工順層鉆孔預(yù)抽煤巷掘進(jìn)條帶瓦斯，那羅寨煤礦應(yīng)用ZDY-4000LR大功率鉆機(jī)在121102運(yùn)輸巷施工順層鉆孔預(yù)抽煤巷掘進(jìn)條帶瓦斯。在抽采112 d內(nèi)，ZDY-6000LD(F)定向鉆機(jī)順層鉆孔支管抽采瓦斯?jié)舛冗_(dá)61.0%～72.2%，鉆孔孔深120～306 m；在抽采85 d內(nèi)，ZDY-4000LR鉆機(jī)運(yùn)輸巷支管抽采瓦斯?jié)舛葹?2%～49%，鉆孔孔深72～130 m；從支管抽采瓦斯?jié)舛扰c鉆孔孔深可看出，ZDY-6000LD(F)定向鉆機(jī)使用效果優(yōu)于ZDY-4000LR大功率鉆機(jī)。順層鉆孔支管抽采瓦斯?jié)舛茸兓€如圖8所示。

圖8 ZDY-6000LD(F)與ZDY-4000LR鉆機(jī)抽采濃度對(duì)比 Fig.8 Comparison of extraction concentration between ZDY-6000LD(F) and ZDY-4000LR drilling rig

在第85天時(shí)，二者支管抽采瓦斯?jié)舛瘸仕p階段，ZDY-4000LR支管抽采瓦斯衰減速度明顯高于ZDY-6000LD(F)定向鉆機(jī)，反映出ZDY-6000LD(F)定向鉆機(jī)使用效果優(yōu)于ZDY-4000LR大功率鉆機(jī)。而ZDY-4000LR鉆機(jī)支管抽采瓦斯?jié)舛惹€波動(dòng)較大，是否存在氣密性不好而導(dǎo)致曲線出現(xiàn)兩次下降波動(dòng)的可能性，并且從調(diào)研礦井反饋數(shù)據(jù)，沒(méi)有定向鉆機(jī)與大功率鉆機(jī)在同一煤層進(jìn)行鉆孔抽采瓦斯的工程實(shí)例。因此，無(wú)法從效果上準(zhǔn)確定量地分析。但是從上述論述的支管抽采瓦斯?jié)舛?、鉆孔孔深、支管抽采瓦斯?jié)舛人p速度指標(biāo)可以側(cè)面反映出ZDY-6000LD(F)定向鉆機(jī)使用效果優(yōu)于ZDY-4000LR大功率鉆機(jī)。

2 貴州省礦井瓦斯抽采附屬裝備現(xiàn)狀

2.1 瓦斯抽采計(jì)量裝置

調(diào)研礦井根據(jù)自身瓦斯抽采系統(tǒng)布置、采掘工作面布局情況等，均按有關(guān)規(guī)程規(guī)范的要求在抽采主(支)管安裝有數(shù)量不等、不同型號(hào)的瓦斯抽采計(jì)量裝置。瓦斯抽采計(jì)量代表裝置有：CGWZ-100(C)與KWG100(C)型管道激光測(cè)定儀、GD3(B)型多參數(shù)流量傳感器、CGWZ-100(C)型瓦斯抽采多參數(shù)傳感器、KG90瓦斯抽采管道氣體參數(shù)測(cè)定儀、WGCB型管道氣體參數(shù)測(cè)定儀、KGW-4型傳感器、DJ3型測(cè)定儀、GJT100G甲烷傳感器、GPD100F負(fù)壓傳感器、GWD100G溫度傳感器、GLW900/11450(91606)流量傳感器。調(diào)研礦井瓦斯抽采計(jì)量裝置配置情況如圖9所示。

圖9 調(diào)研礦井瓦斯抽計(jì)量裝置配置情況 Fig.9 Investigate the configuration of mine gas drainage metering devices

調(diào)研礦井瓦斯抽采計(jì)量裝置能準(zhǔn)確、可靠地反映出測(cè)量結(jié)果。瓦斯抽采計(jì)量裝置均能實(shí)時(shí)顯示抽采管路瓦斯?jié)舛?、溫度、流量、壓力等參?shù)；測(cè)量數(shù)據(jù)基本準(zhǔn)確，在誤差允許范圍內(nèi)；質(zhì)量可靠，故障率低，能長(zhǎng)期穩(wěn)定運(yùn)行，安裝方便，讀數(shù)簡(jiǎn)單。但瓦斯抽采計(jì)量裝置使用過(guò)程中也存在以下不足：①激光類(lèi)儀器檢定單位較少，長(zhǎng)期運(yùn)行儀器測(cè)量誤差大，測(cè)量精度無(wú)法保證，目前僅大灣煤礦送檢到遵義市質(zhì)量檢驗(yàn)檢測(cè)院開(kāi)展定期檢定；②防水效果差；③測(cè)量管路容易堵塞。

2.2 隨鉆測(cè)量系統(tǒng)

由于隨鉆測(cè)量系統(tǒng)需跟定向鉆機(jī)配套使用，目前僅青龍煤礦、新田煤礦、恒泰煤礦正在使用隨鉆測(cè)量系統(tǒng)，其他礦井未使用隨鉆測(cè)量系統(tǒng)。青龍煤礦使用YHD2-1000T(A)型隨鉆測(cè)量系統(tǒng)與ZDY-6000LD(F)、ZDY-4000LD(C)型全液壓定向鉆機(jī)配套使用；新田煤礦使用YHD2-1000(A)型隨鉆測(cè)量系統(tǒng)與ZDY-6000LD(B)型全液壓定向鉆機(jī)配套使用。恒泰煤礦使用ZSZ1500-T型隨鉆測(cè)量系統(tǒng)與ZYWL-6000DS型定向鉆機(jī)配套使用。

調(diào)研礦井隨鉆測(cè)量系統(tǒng)測(cè)量數(shù)據(jù)準(zhǔn)確，測(cè)量深度超過(guò)600 m；可實(shí)時(shí)測(cè)量鉆孔傾角、方位、工具面等參數(shù)，并在孔口顯示屏呈現(xiàn)，便于施工人員隨時(shí)了解鉆孔施工情況及時(shí)調(diào)整鉆孔參數(shù)，使鉆孔盡可能按照設(shè)計(jì)軌跡延伸。同時(shí)，隨鉆測(cè)量系統(tǒng)使用過(guò)程中也存在如下不足：①對(duì)操作人員技能要求高，操作復(fù)雜；②電纜信號(hào)傳輸不穩(wěn)定時(shí)，對(duì)其影響大。

2.3 鉆孔軌跡測(cè)量?jī)x

目前僅新田煤礦正在使用YZG12型鉆孔軌跡測(cè)量?jī)x，月亮田煤礦曾在2017年試用YZG4.8型鉆孔軌跡測(cè)量?jī)x，其他礦井未使用鉆孔軌跡測(cè)量?jī)x。鉆孔軌跡測(cè)量?jī)x使用效果如下：能直觀看到鉆孔軌跡水平、垂直偏差，也能有效反映鉆孔孔深、傾角、方位角、地質(zhì)信息等參數(shù)，同時(shí)能將測(cè)量數(shù)據(jù)導(dǎo)入評(píng)價(jià)系統(tǒng)，觀看孔群的二維視圖和三維視圖。但其購(gòu)置成本高，易受地磁場(chǎng)影響，隨著孔深增加而測(cè)量誤差增加，需二次測(cè)量已施工鉆孔軌跡。

3 煤礦抽采技術(shù)與裝備發(fā)展展望

根據(jù)定向鉆機(jī)與大功率鉆機(jī)配備情況，從以下方面進(jìn)行抽采技術(shù)與裝備展望概述。

(1)引進(jìn)世界先進(jìn)的定向鉆機(jī)及對(duì)現(xiàn)有國(guó)內(nèi)大功率鉆機(jī)進(jìn)行升級(jí)改造。通過(guò)本次調(diào)研和前期大面積問(wèn)卷調(diào)查得知，貴州省境內(nèi)應(yīng)用千米鉆機(jī)廠家僅局限于中煤科工集團(tuán)西安研究院和重慶研究院2家企業(yè)，無(wú)論從設(shè)備應(yīng)用、技術(shù)推廣和現(xiàn)場(chǎng)使用效果，均處于起步和摸索階段，相較世界范圍內(nèi)應(yīng)用VLD型千米鉆機(jī)的效果來(lái)看，還存在一定的差距，尤其是針對(duì)貴州低透松軟煤層的長(zhǎng)距離鉆進(jìn)技術(shù)和設(shè)備性能，今后可適度多元，引進(jìn)全球最頂尖的VLD-1000A、VLD-1000B、VLAD2000和VLD3000等型號(hào)鉆機(jī)在貴州突出礦區(qū)進(jìn)行大面積示范應(yīng)用，從而更好地解決貴州復(fù)雜地質(zhì)條件下的本煤層及穿層長(zhǎng)鉆孔施工和瓦斯抽采問(wèn)題。其次，在目前國(guó)內(nèi)大功率鉆機(jī)應(yīng)用效果優(yōu)化方面，可進(jìn)行升級(jí)改造的方向如下：①定向鉆機(jī)尺寸過(guò)大，受到巷道斷面限制，在今后研發(fā)中需將體積設(shè)計(jì)小型化；②定向鉆機(jī)在施工鉆孔時(shí)常遇到斷層、陷落柱等特殊地質(zhì)區(qū)域，易卡鉆或抱鉆，預(yù)先為這些典型地質(zhì)區(qū)域制定防抱鉆技術(shù)方案，并給出多種鉆具配備措施；③應(yīng)與其他多種技術(shù)聯(lián)合開(kāi)展增透試驗(yàn)研究，確保鉆進(jìn)過(guò)程中無(wú)瓦斯事故發(fā)生，抽采效果達(dá)到最優(yōu)。

(2)隨鉆測(cè)量設(shè)備的開(kāi)發(fā)與煤巖智能判別機(jī)制。該方向主要研究?jī)?nèi)容如下：①在鉆孔過(guò)程中常鉆進(jìn)巖層，鉆桿易發(fā)生損壞，且浪費(fèi)人力物力，需在鉆進(jìn)過(guò)程中實(shí)現(xiàn)智能判斷所處煤層還是巖層，將引導(dǎo)實(shí)施鉆孔；②煤礦井下隨鉆設(shè)備軌跡測(cè)量APP研發(fā)，完成井下鉆孔軌跡的數(shù)據(jù)處理，可進(jìn)一步指導(dǎo)施工[13]。

(3)定向鉆機(jī)聯(lián)合孔代巷技術(shù)進(jìn)行瓦斯抽采研究。該方向主要研究?jī)?nèi)容如下：采用大功率定向鉆機(jī)及配套鉆具，結(jié)合“定向先導(dǎo)孔+正向擴(kuò)孔”成孔工藝，融合以孔代巷技術(shù)，突破原有鉆孔終孔孔徑，以期實(shí)現(xiàn)濃度高、流量大、長(zhǎng)時(shí)間的鉆孔瓦斯抽采效果[14-15]。

(4)基于鉆孔大數(shù)據(jù)云技術(shù)的理論模型研究。該方向主要研究?jī)?nèi)容如下：①基于隨鉆設(shè)備的鉆孔軌跡等數(shù)據(jù)開(kāi)展煤巖地質(zhì)區(qū)域基礎(chǔ)實(shí)驗(yàn)研究；②基于施工鉆孔現(xiàn)場(chǎng)的海量數(shù)據(jù)，進(jìn)行大數(shù)據(jù)的云計(jì)算整合，探索鉆孔軌跡偏離誘發(fā)條件及鉆孔變形失穩(wěn)等機(jī)理；③研發(fā)可掃描鉆具，在設(shè)備鉆進(jìn)后利用可掃描鉆具掃描鉆孔內(nèi)數(shù)據(jù)，然后將數(shù)據(jù)點(diǎn)云進(jìn)行處理，建立鉆孔真三維數(shù)值模擬模型用于力學(xué)分析[16-18]。

4 結(jié)論與建議

通過(guò)引進(jìn)與自主創(chuàng)新，貴州煤炭企業(yè)購(gòu)置并應(yīng)用大功率鉆機(jī)施工定向長(zhǎng)鉆孔，實(shí)現(xiàn)以孔代巷、大面積預(yù)抽煤層瓦斯，目前已成為一種有效的瓦斯抽采技術(shù)方法。但受煤層賦存、巷道條件等因素影響，仍存在松軟煤層成孔困難、裝備昂貴、部分配套設(shè)備被壟斷等問(wèn)題，未得到大面積推廣應(yīng)用。為解決上述問(wèn)題，以期實(shí)現(xiàn)礦區(qū)煤層氣高效抽采、煤與瓦斯災(zāi)害防治提出如下建議。

(1)各煤礦企業(yè)針對(duì)貴州省內(nèi)煤礦不同地質(zhì)區(qū)域情況，采取引進(jìn)與自主研發(fā)相結(jié)合方式，找出適合自身礦井瓦斯抽采成套先進(jìn)裝備，才能為煤礦安全高效生產(chǎn)提供有力的保障。

(2)建議政府及職能部門(mén)加大科研院所和煤炭企業(yè)的專(zhuān)項(xiàng)資金支持力度，開(kāi)展瓦斯抽采技術(shù)裝備的基礎(chǔ)研究，為煤礦企業(yè)瓦斯抽采技術(shù)、裝備利用提供科技支撐，不斷提高瓦斯災(zāi)害防治技術(shù)和裝備水平，指導(dǎo)礦井瓦斯防治，確保安全生產(chǎn)。

(3)采用“產(chǎn)—學(xué)—研—用—服務(wù)”相結(jié)合的模式，組建集設(shè)計(jì)、施工、效檢和技術(shù)培訓(xùn)為一體的專(zhuān)業(yè)化瓦斯治理團(tuán)隊(duì)，開(kāi)展煤礦瓦斯治理全壽命周期的工程化服務(wù)。同時(shí)，加強(qiáng)對(duì)國(guó)外和其他主要產(chǎn)煤省份的瓦斯治理先進(jìn)技術(shù)和成套裝備的引進(jìn)、消化和再創(chuàng)新，逐步形成適合貴州煤礦的瓦斯治理先進(jìn)技術(shù)和瓦斯抽采先進(jìn)裝備體系。

(4)建議組織省內(nèi)高校、科研院所對(duì)長(zhǎng)距離鉆孔排渣、封孔設(shè)備及工藝，大面積區(qū)域效檢技術(shù)及裝備和瓦斯抽采計(jì)量裝置檢定、誤差校核等開(kāi)展科技攻關(guān)，提高貴州省瓦斯治理技術(shù)和裝備水平。