董萌萌，田东庄，朱 宁

(中国煤炭科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077)

顶板高位大直径水平长钻孔配套钻具研制

董萌萌，田东庄，朱 宁

(中国煤炭科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077)

针对煤矿井下顶板高位大直径水平定向长钻孔施工中常规钻杆出现粘扣、弯曲、断裂等问题，分析了钻杆柱的工作状态，建立了顶板高位大直径长钻孔钻杆柱受力模型和有限元分析模型，明确了钻杆失效的主要原因，通过优化螺纹牙型和接头连接形式，研制了ø73 mm高韧性高强度钻杆，解决了定向钻孔扩孔钻进时钻杆断裂、粘扣等问题，满足了顶板高位大直径定向长钻孔的施工要求。

瓦斯抽采;定向钻进;高韧性高强度钻杆;螺纹结构;有限元分析

0 引言

由于我国的煤层渗透性比较差，钻孔的瓦斯抽采量和钻孔直径关系密切，在20世纪90年代中期以后，提出“以孔代巷”即用大直径钻孔代替高抽巷的抽采瓦斯技术。该技术在我国阳泉、沈阳、铁法、淮南等矿区都进行过试验，且取得了很好的效果。但是，在顶板高位大直径水平长钻孔应用中，由于以前定向钻孔控制技术还不完善，施工时一般都需要在煤层顶板一定高度布置专门的施工钻场，使施工成本较高、周期较长，该技术的推广受到一定的限制［1－2］。

近年来，随着煤矿坑道近水平定向钻进技术的不断发展，现可在开采煤层巷道中，直接向顶板打定向钻孔，使钻孔在到达一定高度后再向水平方向钻进，通过钻孔轨迹控制使钻孔在设计层位延伸，解决了“以孔代巷”工艺的技术瓶颈［3－4］。……