盖晓松

摘 要：和地面煤田钻探相比较，坑道钻探在国内起步较为迟缓，但在先进科技的驱动下，近些年该项钻探技术在钻探行业中的应用范围不断拓展，成为煤炭产业可持续发展的重要支撑。笔者通过回顾既往实践历程，查阅相关文献资料，重点探究了几种常用坑道钻探技术的发展历程，指出技术应用阶段暴露出的不足，并提出几点可行的完善措施，以期对促进坑道钻探推广过程有一定助益。

关键词：坑道钻探技术;发展现状;问题分析;措施探究

施工硐探、地质补勘等是过往于矿井复杂地质环境中找煤、采煤的常用手段，尽管以上技术应用阶段取得一定成效，但暴露出資金投入量高、周期漫长等不足，噬待改进。对矿井地质、采矿工程设计要求及维持过程安全等视角分析，开展井下钻探作业时推动采煤工作持续发展的重要支撑。因井下钻探和地面钻探在本质上存在差异，需要特殊钻探设施的辅助，故而促成了坑道钻井技术。伴随综采工作面的建设，坑道钻探应用范畴逐渐拓展，且技术日益成熟，在促进国内煤矿产业健康、长效发展方面发挥重大作用。

1 坑道钻机

坑道钻探操作空间窄小、设备设施移运难度大，通常在近乎水平向或斜行钻孔，以上特征对坑道钻机构造形式形成较大影响。在该方面上，世界不同国家发展进度尽管参差不齐，但历经的流程大体一致，早期多用立轴式钻机钻井，逐渐被被动力头式钻机取代。我国在上个世纪80年代初期自主研发了全液压动力头式坑道钻机[1]，发展至本年代末期已构建了系列化生产模式，有MK、MYZ等诸多产品。90年代又有很大突破，品种类型增长，生产质量显著提升。

全液压动力头式钻机持有的很多优势是立轴式钻机无法毗邻的，故而其有很大的推广空间。但我们应清晰认识到，为全面提升该类钻机的应用效率，需解除多种现实问题。首先，

立轴式钻机在购置成本上占据优势，且维修技术要点易于掌握，故而当下国内很多企业依然持续使用该种钻机。为推广全液压动力头式钻机，就一定要强化宣传力度，引导企业不应单纯关注不同钻机设备在成本上存在的差异，也要考虑优化作业条件、提升钻探整体效益等问题。其次，保证设备售后服务质量，协助现场人员掌握准确操作钻机及常见故障的解除方法，并保证配件供应的时效性。对该类钻机自身整体分析后，我们发现尽管品种规格充实度有增加，但在齐全性方面始终占劣势。

国内大部分设备制造厂家为满足市场需求而加大新产品的研发力度，规格品种不全的现状逐渐被改善[2]。和国外同类产品相比，国产设备在运行安稳性及自重方面不占优势，受主客观多种因素的制约，以上这种差距短期内无法整体解除，但我们详细在多个专业技术人员的协同努力下，差距将会日益减缩。从宏观层面上分析，国产钻机整体构造、液压系统设计技术成熟度已抵达很高层面上，后续工作的侧重点是完善零部件的设计水平及生产工艺流程。创设相配套制造厂要完善坑道钻机产品质检机构，严格依照相关规范，做好各生产商钻机设备品质的检测、验收工作。

2 定向钻进工艺

过往，国内坑道钻探施工工法在很长时间内更新进度迟缓。比如，在70年代中期才陆续将金刚石钻进、绳索取心发用于地面钻探领域内，到80年代末期，北京矿务局才率先使用坑道钻探。定向钻进、坑道钻探两种技术的发展路线很很大相似点，70年代末就有机构开展了300m“水平钻”相关的准备工作，在后续十年中付出很多努力，但并没有得到相关部门的肯定与支持，定向钻进施工作业运行可谓是步履艰难。直至90年代初期，综采技术推行阶段对作业面及开采区中构造物探测准确度提出严格要求，水平长钻孔技术逐渐被用于高瓦斯矿井生产进程中，这是坑道定向钻进法被应用的最强大动力。

90年代初期，抚顺分院创建和钻头径向破煤机制、钻进轨迹调控相关的项目，该项目推进阶段，以三弯矩方程法为支撑，测求出孔底钻具的受力于变形状况，构建了径向切削模型，参照过往实际钻进材料，科学预估了钻孔轨迹，使国内坑道定向钻进理论专研抵达了更高层面[3]。

近些年，国内相关机构在定向钻进工艺研究方面取得的成绩是可喜可贺的，但我们应认识到定向钻进相关理论的研究力度应持续被强化，并且促进理论研究与钻探实践整合过程，进而确保取得的研究成效能准确指导钻探实践活动。定向钻进工艺研究阶段，相关人员应予以孔壁稳定性问题一定重视，特别是顺沿煤层钻进阶段，一旦孔壁塌落，则将会直接扰乱钻进计划实施过程。针对地质勘探钻孔，推荐采用泥浆护壁与优化排粉情况;针对瓦斯抽吸钻孔工况，一方面要保证成孔的完整度，还需确保渗透率处于较高层面上。

3 钻具

3.1 钻杆

针对坑道钻探施工阶段，依照衔接形式的差异性，可以将钻杆细化为两种类型，一是接头内径显著大于钻杆内径的装置;二是接头内径与钻杆等同或偏大，即被叫做“外平”钻杆。现阶段，全液压动力头式钻机推广力度不断强化，后种钻杆应用频率更高。对钻杆规格大小加以分析，过往矿井生产阶段多选用小内径浅钻孔，φ42、φ50规格钻杆就能顺利完成钻进作业。而现如今，钻孔内径与深度指标均有扩增，取芯形式也表现出多样化特征，与之相对应的是大内径常规钻杆、绳索式取芯钻杆陆续被用于矿井生产领域。

当下，国内对大内径重型绳索式取芯钻杆的研发力度不足。因为在临近水平孔钻进阶段，钻杆和孔壁两者形成了较大摩擦阻力，促进了钻杆结构的磨损过程，钻杆的回转阻力相应上升，为保证采区地质勘探工作顺利、有效推进，就应强化壁厚偏大、联接强度高的大内径重型绳索式取芯钻杆开发力度。

3.2 钻头

回顾过往数十年的坑道钻探作业历程，普遍采用的是硬质合金钻头[4]。80年代末期，在绳索取芯技术的带动下，金刚石钻头逐渐由地上推广至井下。很多矿务局在瓦斯抽吸钻孔实践中，以金刚石钻头为支撑，攻坚了硬岩形成的阻碍。现如今，钻头型号呈多样化特征，为坑道钻探技艺及钻进效率提升做出强大铺垫。

硬质合金钻头用于钻井实践中滞留的问题猪油有两个：一是钻头构件生产品质稳定性不足;二是操作者技术水平偏低。位解除如上两个问题，要求生产单位应自觉完善内部管理模式，健全相关技术方案，循序渐进强化产品质量的稳定性。也要大力普及钻探知识，整体提升操作人员的技术水平。

3.3 专用钻具

比如，为保证钻孔方向调控的精准度，建议联合选用稳定组合钻具、螺杆钻具等;为大幅度提升钻进于硬岩内的作业效率，推荐使用液动冲击器或风动潜孔锤等。推广新工艺技术阶段，相关部门不能“拿来就用”，要结合具体工况做出调整，以从根本上保证专用钻具使用过程安全性，为矿下钻进、规范成孔。

4 结束语

历经40余年的发展历程，国内坑道钻探工艺技术在发展进程中取得很大突破，但是我们还是要认识到技术应用阶段依然暴露出一定不足，应持续强化新型钻机的宣传力度，促进坑道钻机产品更新换代进程，保证设备售后服务工作质量，加强相关技术人员技术培训;立足于市场需求，加大钻探仪器新品种的研发力度。

参考文献：

[1]张帅帅.钻探物探一体化技术在煤矿水害探测中的应用[J].矿业装备，2019，41（06）：26-27.

[2]陈伟武.介休鑫峪沟煤矿地面2号注浆孔钻探施工技术[J].探矿工程（岩土钻掘工程），2019，46（09）：63-68.

[3]王江平.基于超前钻探技术的煤矿防治水应用研究[J].内蒙古煤炭经济，2019，42（15）：26-27.

[4]杨金亮.地质勘查和深部地质钻探找矿技术的应用研究[J].世界有色金属，2019，22（06）：106-107.

作者简介：

李志鹏（1990- ），男，汉族，籍贯：河南省巩义市，同煤集团地质勘测处，本科，助理工程师。