煤矿井下全域化瓦斯抽采定向钻进关键技术与工程实践

针对高瓦斯和煤与瓦斯突出矿井高效瓦斯治理的迫切需要,为实现煤矿井下瓦斯全域化精准抽采,提出了中硬煤层大盘区瓦斯抽采、碎软煤层瓦斯区域抽采和采动卸压瓦斯"以孔代巷"抽采的模式,利用定向钻孔轨迹精确可控、可沿目标地层长距离延伸的优势,在煤矿井下大区域范围内实现"中硬煤层、碎软煤层、顶板岩层"全区域精准覆盖、"采前-采中-采后"全时段连续抽采,最大限度实现全域快抽、应抽尽抽.全面阐述了不同煤层赋存地质条件和开采阶段下矿井瓦斯治理的技术现状与需求,系统分析了中硬煤层、碎软煤层和复杂顶板岩层中定向钻进成孔存在的技术难点,在此基础上开发了中硬煤层超长孔定向钻进技术、碎软煤层气动定向钻进技术和复杂顶板岩层大直径定向钻进技术,分析了各关键技术的适用条件和主要特点,并在我国典型煤矿区井下开展了工业性试验和示范应用,工程实践表明:中硬煤层最大定向成孔深度达3 353 m,实现了矿井大盘区瓦斯抽采治理;碎软煤层中孔深300 m以上定向钻孔成孔率达76％,实现了煤巷条带、采煤工作面超前区域精准抽采;复杂顶板岩层中定向钻孔深度普遍达到500 m以上,一次扩孔直径可达200 mm,推动了"以孔代巷"瓦斯抽采技术发展.研究可为矿井瓦斯"零超限"和煤层"零突出"目标的实现提供技术装备支撑.