王 力

(1.煤炭科学研究总院 北京 100013；2.中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西 西安 710077)

我国含碎软煤层赋存层位多、分布广，这类煤层透气性差、瓦斯含量高、煤体力学强度低[1]。煤矿井下碎软煤层钻进是开式循环、欠平衡钻进，没有静液柱压力平衡地层压力来维持孔壁的稳定性，孔壁易失稳，钻进时更易发生喷孔、塌孔，导致钻进困难、成孔深度浅、孔内事故频发、钻孔堵塞等问题[2]，严重影响瓦斯治理。采用中风压空气钻进、高转速螺旋钻进等技术有效提高了碎软煤层的钻孔深度[3-6]，上述研究主要是通过提高排渣效率、减少冲刷和软化孔壁等措施来提高成孔深度和成孔率的钻进方法，钻孔深度、成孔率等仍然受喷孔、塌孔的影响[7-8]。

借鉴石油钻井领域的套管钻进方法，集成中风压空气钻进的和套管钻进护孔的优势，“十二五”期间，中煤科工集团西安研究院提出了碎软煤层空气套管钻进技术，对套管钻进孔底组合钻具、钻进供风参数以及钻进施工流程进行了深入研究，把碎软煤层孔深提高到250 m、成孔率80%以上，取得了良好的应用效果[9]，但该技术采用双管单动方法，内管为回转钻进钻具，无法实现定向钻进，且内管钻进时无法活动外管钻具，会造成沉渣卡钻。随着煤矿碎软煤层“以孔代巷”、递进式抽采等区域瓦斯治理需求的提出，对钻孔深度和精度有了更高的要求，在空气套管钻进技术的基础上，“十三五”期间中煤科工集团西安研究院开展了集随钻护孔、空气螺杆精确定向、筛管完孔等功能于一体的双管双动空气定向钻进技术研究[10-12]，提高了碎软煤层钻孔深度，并且实现了钻孔轨迹精确控制。……