近日，中国煤炭科工集团西安研究院自主研发的煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔钻进技术与装备，在淮南矿区实现中硬岩层φ300mm顶板高位钻孔一次扩孔深度701m，再次创造了世界纪录。
以孔代巷技术是解决煤矿瓦斯抽采问题的主要手段，特别是在开采深度大、采空区多的矿区应用广泛。但是由于受到钻机装备能力有限、大直径高位孔成孔难、钻具钻进阻力大、井下运输与作业空间有限等难题的制约，通常需要开拓高位钻场或者专用抽采巷道，效率低下且安全性差，严重影响了煤炭资源的安全高效开采。
针对这些难题，西安研究院依托国家重大专项研发了顶板高位大直径定向钻孔钻进技术与装备，通过增大钻孔孔径、减少钻孔数量的办法，实现了工作面采动卸压瓦斯抽采的安全、高效施工。
据悉，顶板高位大直径定向钻孔钻进技术与装备主要包括成孔工艺和相应的钻进装备。成孔工艺经过多次迭代，成功实现了从完好地层到复杂破碎地层的跨越，先后创造了直径120mm一次成孔到直径200mm一次成孔再到直径300mm一次成孔的孔深纪录。钻进装备方面，以“十二五”、“十三五”国家重大专项为依托，攻克了大直径钻具疲劳破坏严重、大直径螺杆扭矩输出与压力损耗的矛盾、滑动扩孔钻具托压及复合扩孔钻具受交变应力的影响等多项技术难题，在大直径钻具全连续机械化辅助吊装及自动装卸钻具功能基础上，扩展了井上下数据传输及数字孪生，首次实现了地面远程操控井下钻机施工，井下钻进参数、钻孔轨迹实时监控等智能化场景。
“该技术装备围绕煤矿井下采动卸压瓦斯高效抽采治理和矿井智能化减人增效强安需要，首创了世界首台套矿用大功率自动化定向钻机和矿用旋转导向钻进系统，有效满足了矿井‘从小区域到超大区域’的瓦斯综合高效治理技术装备的配套需求，前不久成功入选了陕西省首台（套）重大技术装备推广应用指导目录。”西安研究院科创院常务副院长李泉新这样介绍。
目前，该技术装备已在淮南矿区、晋城矿区等为代表的高瓦斯矿井广泛应用。其开创的“以复杂顶板岩层高位大直径定向钻孔代替高位抽采巷道的瓦斯治理模式”取得了良好的应用效果。该技术与装备的突破进一步推进了生产方式转变，提高了煤矿企业灾害治理能力，节约了矿井生产成本，为煤炭安全生产提供了保障。
来源：中国煤炭科工集团 作者：董衡
编辑：王宇宇 审核：马东