0 引 言

松软突出煤层是指原始储层条件下，煤体破碎、渗透性低、瓦斯压力大的煤层，其物理力学特性更接近于黏塑性材料，强度较低而流变性较大，在较低应力水平之下即可进入加速蠕变阶段直至破坏，普氏系数f≤1，煤层渗透率K≤0.1×10-3μm2。松软突出煤层在我国分布广泛，在可采煤层中占有相当大的比例。瓦斯治理一直是困扰松软突出煤层产量提高的难题，利用钻孔预抽煤层瓦斯是防治瓦斯灾害事故、实现瓦斯综合利用的常用且有效措施，钻孔施工是关键难点之一。长期以来，由于松软突出煤层钻进时易发生埋钻、喷孔、卡钻等现象，存在钻孔事故频发、成孔率低、深度浅、瓦斯抽采效率低等不足，无法满足高效瓦斯抽采需要。国内外学者建立了钻孔孔壁失稳理论、气固耦合两相流理论和钻穴理论等，考虑煤体结构、地应力、瓦斯压力和钻进工艺等多种因素，综合采用力学分析、数值模拟技术对松软突出煤层钻进困难的原因进行了分析[1-5]；并在钻进技术与装备和增渗改造技术等方面开展了大量研究工作，研制了分体式钻机、履带式钻机、高转速钻机和跟管钻机等多种钻进装备，开发了水力排渣钻进、螺旋钻杆排渣钻进、中风压空气钻进、雾化钻进、泡沫钻进、空气套管钻进技术等多种钻进工艺方法[6-11]，形成了水力压裂、爆破增渗、物理化学驱气增渗或致裂增渗、造穴造缝增渗等多种煤层增渗改造技术[12-16]。

8. 线粒体能量代谢障碍：线粒体能量代谢障碍可能参与了PSD的发病机制。抑郁症动物模型中也发现了线粒体功能障碍。尽管PSD缺乏具体的临床或实验研究，但有2个因素支持这一假设：(1)对能源的高需求使大脑特别容易受到缺血引起的有氧代谢障碍，氧化应激在脑卒中缺血性再灌注损伤中也起到关键作用；(2)神经影像学研究抑郁(非缺血性)患者出现的脑血流量和脑葡萄糖代谢率的变化，测定脑组织能量代谢出现变化。抑郁症患者的氧化应激也得到了生物化学、遗传学和药理学研究的证据支持。有鉴于此，Renshaw等进一步证实了增加脑ATP有效性的药物可能具有抗抑郁作用[19]。

选择从2016年1月—2017年12月收治的100例肺部真菌感染患者纳入此次研究工作。100例肺部真菌感染患者中，有男性患者53例，有女性患者47例；患者年龄最小20岁，年龄最大78岁，平均年龄为（38.50±10.35）岁；患者病程时间最短1年，病程时间最长25年，平均病程时间为（7.50±5.45）年。此次研究工作征得患者本人的知情同意，签署知情同意书。

虽然以上研究使松软突出煤层钻孔深度和瓦斯抽采效果有所提高，但目前仍然主要采用穿层孔和对穿孔等常规钻孔进行瓦斯预抽，不能满足区域递进式抽采和一孔两消需要，瓦斯治理达标时间长，抽采效率低；且未对钻孔轨迹进行测量和控制，易造成抽采盲区，严重影响煤矿安全高效开采。笔者从钻进技术、护孔技术和钻孔改造技术3个方面对松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术现状进行详细介绍，并提出了未来发展趋势，从钻孔成孔深度、轨迹控制精度、煤层段延伸长度、护孔直径和增产改造范围等方面提高瓦斯抽采钻孔施工能力和成孔质量，对提高矿井松软突出煤层瓦斯治理能力，降低工作面准备时间和瓦斯治理成本具有重要意义。

钢桁架桥跨越能力大，建筑高度低，在受到条件限制的情况下，能够有效减少桥梁规模，而且钢结构具有可工厂加工，现场拼接，可回收等特点，体现了良好的环保性、经济性，同时钢桁架桥结构美观，造型多变，有更好的景观性，因此在桥梁建设过程中，应有更广泛的运用。

1 松软突出煤层钻孔钻进技术

1.1 水力正循环回转钻进技术

水力正循环回转钻进技术是指以清水为钻进冲洗介质，利用钻机在孔口回转钻杆，带动孔内钻头回转破碎煤岩层的钻进方法。采用水力正循环回转钻进技术施工常规钻孔进行瓦斯预抽的工艺简单，应用广泛。但是由于松软突出煤层裂隙、孔隙系统极其发育，当煤体与水接触后，水沿着裂隙及孔隙进入煤体内部，降低煤粉的胶结作用和结构面上的有效应力，加速煤的解体，使煤层抵抗变形、拉伸破坏及压缩破坏的能力减弱；其次，水力排渣对孔壁作用强烈，在水流的冲蚀、浸泡和扰动作用下，煤层原有应力状态破坏，孔壁失稳，易发生坍塌、掉块等现象，严重时导致卡钻、埋钻等孔内事故；同时，水封闭了瓦斯涌出通道，使煤层中的瓦斯压力进一步提高，孔壁易在瓦斯压力作用下破碎、抛出，形成喷孔；此外，水力正循环回转钻进时一般采用常规外平钻杆进行施工，外平钻杆的断面为圆环形状，内部中空，外壁光滑，排渣不畅，易导致沉渣卡钻事故。因此水力正循环回转钻进技术主要用于穿层钻孔施工，本煤层中成孔深度较浅、成孔率低、事故率较高，应寻求更安全高效的钻进技术。同时针对穿层钻孔硬岩孔段钻进困难，采用液动冲击器，开展了冲击回转钻进试验，取得了一定效果。

2.1.1 使用不合理。新使用及大修理之后的柴油机，在使用过程中可能会出现不按规程运行、磨合不到位的情况，导致气缸套出现磨损；柴油机在初始启动时，会出现加负荷运转，导致气缸套表面的油膜无法在短时间内形成，进而出现活塞环与气缸套的接触磨损；长时间超负荷运转的柴油机，在使用时温度会增高，导致柴油机过热，进而影响润滑条件，这必然会导致气缸套磨损问题加重。并且超负荷使用时，工作粗暴，导致排气管冒出大量的浓烟，进而导致大量积碳，最终形成磨粒，加重气缸套的磨损。

1.2 螺旋钻杆干式回转钻进技术

利用PDM系统管理服装产品开发数据，提高信息流动效能。借助分析产品开发数据，可以帮助管理人员改善产品结构，优化产品开发流程。3.3.1 改善产品结构

  

图1 螺旋钻杆干式回转钻进原理Fig.1 Principle dry rotary drilling with spiral drill pipe

螺旋钻杆干式回转钻进早期以低转速钻进为主，钻机回转速度一般不超过200 r/min。但根据钻屑颗粒的运动速度分析可知，螺旋钻杆的排粉速度受螺旋钻杆的螺距、转速及螺旋升角制约，应保持足够高的转速，以保证能够充分的排出煤粉，因此近年来发展出高转速回转钻进技术，开发了ZDY3000LG、ZDY2800LG、ZDY1450LG等高转速钻机，回转速度达到400 r/min以上，最大孔深达到330 m。

空气套管钻进技术将瓦斯抽采孔钻进施工过程分为套管钻进和二级钻进，二级钻进时钻孔前段有套管护孔，降低了深孔一次钻进成孔的施工难度；配合采用螺旋套管、宽翼片螺旋钻杆，以雾化空气作为冲洗介质，可进一步提高钻进排渣效果，减少孔口粉尘污染，提高松软突出煤层钻孔成孔深度和成孔率。目前该技术在淮南矿业集团潘一矿进行了试验和推广，试验煤层为112煤层，普氏系数0.45～0.68，平均厚度1.9 m，钻进进尺4 095 m，施工孔深大于200 m的钻孔15个，最深262 m，成孔率79%[12]。但由于套管会影响后期瓦斯抽采，在钻孔成孔后需要从孔内提出套管，而钻孔施工完成后易因塌孔等原因，导致提钻困难，套管掉在孔内。

水力冲孔钻进需要特制的高压密封钻杆、水力冲孔接头、高压注水泵和高压管路。水力冲孔钻进时，在高压水射流作用下，孔壁煤层破碎，大量煤体冲出，形成较大的孔洞；同时打破了煤层中地应力和瓦斯压力的不稳定平衡状态，钻孔周围应力的重新分布，地应力降低、煤层得到充分卸压、裂隙增加，从而大幅增高煤层透气性，瓦斯解吸和运移速度增加，抽采效率提高[16]。

1.3 异形钻杆空气钻进技术

异形钻杆空气钻进技术是指以空气为钻进冲洗介质，利用钻机回转钻杆带动孔内钻头破碎煤岩层，并利用异形钻杆进行复合排渣的钻进方法。

根据钻进供风压力大小，可分为低风压钻进和中风压钻进2种。其中低风压钻进是指以矿井系统风为冲洗介质，风压一般低于0.5 MPa，适合100 m以内的钻孔施工；中风压钻进是指以矿用空压机提供的压缩空气作为冲洗介质，最大风压达到1.25 MPa，有效解决了矿井供风系统风量不稳定、风压低，制约钻孔深度的问题。

异形钻杆空气钻进使松软突出煤层顺层瓦斯抽采钻孔的平均成孔深度显著增加，成孔率大幅提高，其具有以下显著优点：①压风对孔壁的冲击小，不易破坏孔壁，能够减少钻孔坍塌事故的发生；②不影响煤层中的瓦斯解吸，使瓦斯得以自由、快速地释放；③钻孔内始终有气、固两相流动，减小卡钻事故发生的可能性；④异形钻杆主要有三棱螺旋、肋骨、刻槽、三棱等多种结构形式，外壁不光滑，可在钻进时搅动孔内沉渣，实现高效复合排渣，降低钻屑的重复破碎，确保钻孔清洁[7]。

但是采用异形钻杆空气钻进时，仍存在以下缺陷：①压缩空气作为循环介质冷却能力较差，孔壁局部坍塌引起钻杆柱回转摩擦生热后存在孔内瓦斯燃爆隐患；②中风压空气钻进过程中环空高速返出气流对孔壁冲刷扰动作用强，不利于孔壁稳定；③含水煤层中，中风压空气钻进排渣困难，易引起孔内事故；④钻场煤尘大且不易控制，施工环境污染严重，虽然可采用除尘装置对空气进行净化，减轻粉尘污染，但除尘效率和效果均有待提高[8]。

1.4 泡沫/雾化钻进技术

泡沫/雾化钻进技术是指利用雾化发生装置或泡沫灌注系统在中风压空气中，添加稳定水雾或泡沫作为钻进冲洗介质，利用钻机回转钻杆带动孔内钻头破碎煤岩层的钻进方法。

泡沫/雾化钻进技术是在中风压空气钻进技术基础上发展起来的，其钻进装备与中风压空气钻进装备相比增加了雾化发生装置或泡沫灌注系统，并对泡沫钻井液基本配方的设计、维护处理工艺技术及配套钻进工艺进行研究。泡沫/雾化钻进具有以下显著技术优势: ①泡沫/水雾携粉能力强，孔内清洁效果好，适合钻进深孔；②泡沫/水雾介质满足环空携粉要求的流速低，对孔壁冲刷作用小，同时，泡沫介质因具有空间结构性而对孔壁形成一定的支撑作用，利于钻孔孔壁稳定；③泡沫/水雾的冷却、润滑性能好，能够大幅降低孔内燃爆的概率，并可降低钻具摩阻，提高深孔施工能力；④能够降低或消除空气钻进时的孔口粉尘污染，利于改善钻进作业环境；⑤对含水煤层适应性强[9-10]。

(2) 厚层砂岩、软弱基座和差异风化形成的凹岩腔，构造形成的剪切裂隙及组合共同构成了滑坡活动的控制性内因，裂隙水及其补给为控制性外因，施工弃土对滑坡活动具有积极推动作用。

泡沫/雾化钻进技术具有较高的成孔率和较深的成孔深度，在淮北邹庄煤矿进行的现场工业性试验中完成深度达到200 m以上的钻孔5个，成孔率达到85%左右。但泡沫/雾化钻进存在以下缺陷：①泡沫/雾化钻进工艺相对复杂，泡沫液/清水流量和压缩空气流量控制调节非常关键，对操作人员素质要求较高；②在煤矿井下施工作业环境中，调制泡沫剂溶液不方便，需要较大容积的泡沫液箱，辅助操作时间长；③孔口消泡效果欠佳。

1.5 空气反循环钻进技术

空气反循环钻进技术是指通过钻杆与钻孔孔壁之间间隙正压进气，通过钻杆内部环空采用空气负压抽吸方式清除钻孔内钻屑的钻进方法。

空气反循环钻进技术需要特殊的负压钻进系统，钻进时利用负压泵将钻屑从钻杆内排出，钻杆与钻屑收集箱相连，进行除尘和瓦斯抽采，其具有以下优点：①钻屑在密闭的系统中排出，避免了利用动力、机械和双动力排渣而带来的钻屑外扬，降低了钻孔产生的粉尘污染，改善了现场作业环境；②经除尘后的含瓦斯气体直接进入抽采管路，避免了钻孔喷孔或孔口气体泄漏导致的瓦斯异常涌出或瓦斯超限等问题，确保矿井工程建设在无突出威胁和低瓦斯含量条件下进行。

空气反循环钻进目前仅在平煤集团少数矿井进行了推广应用，取得了一定效果，但仍存在以下不足：①钻进过程中，钻速过快钻头会发热，过慢影响钻进速度；②钻屑在钻杆内输送时，主要靠空气负压作用抽吸排出，易产生钻屑堆积；③孔口煤尘瓦斯分离系统需进一步完善，提高整体效率[11]。

1.6 空气套管钻进技术

空气套管钻进技术是指采用套管与专用孔底组合钻具配合钻进至设定孔深后，把套管留在孔内护孔，再采用钻杆接专用打捞接头从套管内下入并连接孔底组合钻具，旋转解锁后进行二级钻进至设计孔深的钻进方法，如图2所示。

  

图2 空气套管钻进技术原理Fig.2 Principle air casing drilling technology

(2)当煅烧高岭土替代矿粉质量分数为20%时，低碳混凝土样块的抗压强度与基准混凝土的相近，其收缩率比为95%；经过200次冻融循环后，其质量损失率和抗压强度损失率比基准混凝土减少了0.17%和2.07%.

1.7 梳状钻孔定向钻进技术

以上钻进方法均采用常规回转钻进方式进行施工，存在以下共同问题：①钻孔轨迹不可控，易偏斜而无法沿设计轨迹延伸，导致容易出现抽采盲区，严重影响瓦斯抽采效果；②受回转钻进工艺技术自身特性的制约，同时受钻机能力及配套钻具强度的影响，钻孔深度有限，不能实现区域递进式抽采；③单个钻孔覆盖面积小，需要钻孔和钻场数量较多，钻进和辅助工程量大，成本高。

针对以上问题，开发了梳状钻孔定向钻进技术。该技术是指在成孔性好的煤层顶板或底板稳定地层中施工主孔，然后根据设计要求选择合适的开梳状分支孔工艺，利用分支孔进入煤层或目标区域的钻进技术方法。

根据梳状钻孔与煤层空间位置关系可分为远煤层顶板梳状孔、近煤层顶板梳状孔和近煤层底板梳状孔，如图3所示，其中近煤层顶板(底板)梳状钻孔主要用于松软突出煤层瓦斯预抽，远煤层顶板梳状钻孔主要用于采空区瓦斯有效治理。

  

图3 煤矿井下梳状钻孔类型Fig.3 Type of comb-like directional drilling inunderground coal mine

梳状钻孔定向钻进技术适用于煤层顶、底板普氏系数f≤8的稳定岩层，不宜在松散破碎地层、炭质泥岩、铝质泥岩等遇水膨胀岩层以及裂隙发育的漏失地层。在国内焦煤集团九里山矿、淮北朱仙庄及杨柳等多家煤矿进行了推广应用，大幅提高我国松软突出煤层瓦斯治理效果，具有以下技术优点：①既可用于煤层瓦斯预抽，又可用于采动瓦斯抽采，尤其是煤层群瓦斯抽采；②避免了松软突出煤层成孔难题，显著提高钻孔深度，实现超前区域瓦斯抽采治理；③采用随钻测量技术可准确测控钻孔轨迹，避免抽采盲区[13]。

但是梳状钻孔定向钻进技术仍存在以下不足：①煤层内有效延伸距离较短，瓦斯抽采效果需进一步提高；②分支孔数量少，间距较远，覆盖面积小。

2 松软突出煤层钻孔护孔技术现状

松软突出煤层结构性差、透气性低、瓦斯压力大，成孔后随着近孔壁地应力的释放和瓦斯的析出，孔壁煤岩层稳定性变差，易坍塌，导致钻孔堵塞，切断瓦斯抽采通道，造成钻孔失效，严重影响瓦斯抽采效果。因此在松软突出煤层中，为保证瓦斯抽采钻孔的有效性，必须采取有效技术措施防止孔壁坍塌堵塞瓦斯流动通道，其中筛管护孔技术就是首选的方法。筛管护孔技术是钻进技术的延伸。根据下管工艺的不同可分为2类，即终孔提钻下筛管护孔技术和终孔不提钻下筛管护孔技术。

2.1 提钻下筛管护孔技术

提钻下筛管护孔技术是指钻孔钻进成孔后，将钻具提出钻孔，然后从裸眼钻孔内人工下入护孔筛管的技术方法。提钻下筛管护孔技术具有护孔筛管直径可较大，对钻具无特殊要求等优点，但存在以下缺陷：①退钻过程中的钻杆扰动和筛管下放过程中的筛管扰动，增加了孔壁坍塌概率；②孔壁坍塌和孔内滞留的煤渣屑限制了筛管下入的深度，筛管很难下到孔底，无法保证瓦斯抽采通道畅通。

机械掏穴钻进主要用于穿层钻孔，可提高瓦斯抽采钻孔煤层孔段的局部孔径，从而提高钻孔影响范围和渗透性，但其扩孔直径和有效作用范围较小。

2.2 不提钻下筛管护孔技术

不提钻下筛管护孔技术是指采用大通孔钻杆配合可开闭式钻头完成钻孔施工后，先将筛管经由大通孔钻杆内通孔下入，到达孔底后推开可开闭式钻头中心横梁，悬挂装置的弹卡张开并锚定在孔壁上，随后开始退钻，筛管留置在孔内的技术方法。如图4所示。

  

图4 不提钻下筛管护孔技术原理Fig.4 Principle of screening technology withoutlifting the drill pipe

不提钻下筛管护孔技术需要可开闭式钻头、大通孔钻杆和悬挂装置等特制钻具，其中可开闭式钻头正常钻进时全面碎岩，其钻效与普通平底钻头相当；筛管经钻杆柱内通孔下放到孔底时，可开闭式钻头的中心活动横梁在筛管柱推顶作用下打开中心通孔，筛管顺畅通过并悬挂锚定在孔底。大通孔钻杆可分为螺旋钻杆和三棱螺旋钻杆2种，螺旋槽以整体铣削方式加工而成，可大幅提高排渣效率，利于松软突出煤层中钻进成孔。悬挂装置将筛管定位于孔壁，既可有效防止孔内筛管随后退钻杆移动，保证快速退钻，又可避免筛管因自重下滑，在上仰钻孔中作用显著[14]。

不提钻下筛管护孔技术具有以下优点：①筛管经由钻杆柱内通孔下放至孔底，可有效避免因孔壁坍塌堵孔而使筛管不能下到设计深度的问题，能够保证下放深度，实现了钻到位，管到底；②筛管下放阻力小，既可采用单纯的人工推送，也可采用机械推送的方式下筛管，有效提高了筛管下入速度，降低了筛管下入的难度。③筛管留置在钻孔内可保证瓦斯抽采通道的畅通，有利于延长钻孔的服务周期、改善瓦斯抽采效果。不提钻下筛管护孔技术存在的缺陷如下：护孔筛管直径受限，一般小于32 mm；需要特殊的配套钻具。

3 松软突出煤层钻孔改造技术现状

由于松软突出煤层渗透率低，瓦斯抽出困难，因此一般需要结合钻孔采用增产改造措施提高煤岩层渗透性，驱使煤层气快速解吸与流动，其中可直接利用钻进技术进行增产改造的方法主要有以下3种。

3.1 组合钻具强造斜钻进技术

组合钻具强造斜钻进是指在钻头后方十余米范围内钻杆柱上设置1个或多个稳定器，借助重力作用使近水平状态下的钻杆产生挠曲变形，从而使钻头产生下向切削力，快速降低钻孔倾角，延长钻孔在煤层中距离的工艺方法。

电磁波随钻测量空气定向钻进技术是指采用电磁波随钻测量系统进行钻孔轨迹参数随钻测量，利用气动螺杆马达进行轨迹控制，利用三棱钻杆、三棱螺旋钻杆或宽翼片螺旋钻杆等异形钻杆进行复合排渣的钻进施工方法。

强造斜组合钻具由钻头、稳定器和钻杆组成，其结构如图5所示，其中钻头与稳定器间的钻杆可采用柔性钻杆、蛇骨钻杆或细钻杆等，降低对钻头的约束，从而增加造斜能力。

  

a为稳定器间距图5 强造斜组合钻具结构Fig.5 Structural of highly inclined combined drilling tools

组合钻具强造斜钻进技术主要用于穿层钻孔施工，具有以下优点：①可在钻具回转状态下调整钻孔轨迹；②可以增加钻孔在煤层中的延伸距离，提高瓦斯抽采效果；③工艺原理简单、钻具成本低、地层适用性强、操作方便，能够满足对定向精度要求不高的瓦斯抽采钻孔施工要求。

首先，无论是组织、团体，还是任何班子中，主角永远只有一个，次要一点的副角也是少数，大多数和绝大多数，只能是龙套的角色。这就像是无论多长的长龙只有一个龙头，无论多高的参天大树只有一根主干一样。

组合钻具强造斜钻进技术具有以下缺陷：①在钻具回转状态下能够实现钻孔倾角的调节，但方位角不能调节。②定向控制精度低、起下钻次数多、钻进效率低。

3.2 机械掏穴钻进技术

机械掏穴钻进技术是指瓦斯抽采钻孔成孔后，下入机械式掏穴钻头对煤层孔段进行局部扩孔的技术方法。掏穴钻头是机械掏穴钻进的关键，其主要由导向头、主体、翼片和收放机构等组成，正常情况下翼片收回在主体内，当下入掏穴扩孔段时，利用收放机构在外力作用下将翼片撑开，从而进行回转扩孔操作，扩孔完成后，翼片收回，从钻孔内退出。机械式掏穴钻头有正向扩孔和反向回拉扩孔2种结构形式[15]。

本文采用比较分析的方法对提出的垂直搜索引擎性能进行测试，主要测试指标为查全率、查准率、响应时间参数等，重点针对主题爬虫模块。实验将雅虎（中国）、百度、搜狗、大学搜4 个中文垂直搜索引擎作为比较对象，其中，大学搜是通过百度搜索推荐的一款优秀垂直搜索引擎，原本想将谷歌搜索引擎列为重要的实验分析对象，因谷歌退出中国，难于实现中文环节下的真实查询结果显示，因此放弃。

3.3 水力冲孔钻进技术

水力冲孔钻进技术是指在钻杆回转钻进碎岩的同时，利用从喷嘴射出的高压水射流来切割和破碎煤体的技术方法。

螺旋钻杆干式回转钻进时不需要向钻孔内供风、供水，减少了对孔壁的扰动破坏，成孔率高；钻杆外径与孔径相差不大，钻孔轨迹保直性好，排渣及时，无重复破碎现象；一定程度上解决了松软突出煤层钻孔成孔难、孔深浅、排渣困难和孔内事故多等问题，有效减少由于瓦斯含量大而产生的喷孔现象。但由于螺旋钻杆干式回转钻进时缺乏冷却降温介质，当钻速过快或钻遇岩层时，钻具升温迅速，易发生钻头烧钻等孔内事故；其次，钻遇含水或瓦斯压力高的煤层时，极易卡钻，煤层适应性较差；同时，螺旋钻杆一般采用插接式连接，安装使用麻烦，工人劳动强度高，影响钻进效率[6]。

水力冲孔钻进可用于顺煤层钻孔和穿层钻孔施工，可提高瓦斯抽采钻孔孔径和煤层渗透性，但其扩孔直径和有效作用范围有待进一步提高。

4 钻进技术发展趋势

当前松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术存在顺煤层定向钻进困难、筛管护孔直径小、钻孔增产改造范围小等缺陷，为进一步提高瓦斯抽采效果，提出了泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术、电磁波随钻测量空气定向钻进、大直径筛管跟管钻进技术、大直径小曲率侧钻改造技术等，其中泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术和电磁波随钻测量空气定向钻进可提高顺层钻孔成孔深度和轨迹控制精度，大直径筛管跟管钻进技术可提高护孔直径和钻孔完好性，小曲率侧钻改造技术可提高钻孔的覆盖面积和煤层改造效果。

4.1 泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术

泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术是指利用泥浆脉冲随钻测量系统进行钻孔轨迹参数随钻测量，利用液动螺杆马达进行轨迹控制，采用三棱钻杆、三棱螺旋钻杆或宽翼片螺旋钻杆等异形钻杆进行复合排渣的钻进施工方法。

本刊讯 12月11日至12日，省人大常委会党组书记、副主任于晓明赴青岛市走访联系部分全国人大代表、省人大代表，向代表通报省人大常委会今年的主要工作，并征求代表对省人大常委会及其他各项工作的意见建议。省人大常委会副秘书长兼办公厅主任刘治敏参加活动。

由于泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术仍然采用清水作为钻进冲洗介质，因此主要适用于普氏系数f≥0.8的松软突出煤层顺层钻孔施工，提高了钻孔深度和轨迹调控精度，为区域递进式瓦斯抽采提供保障。针对泥浆脉冲随钻测量定向钻进的技术要求，提出以下研究思路：

1)泥浆脉冲无线随钻测量系统针对性改进完善。矿用泥浆脉冲随钻测量装置已在中硬煤层和岩层定向钻孔中进行了推广应用，效果良好，但松软突出煤层钻进时由于易塌孔卡钻，泵压不平稳，影响钻进和信号传输效果，可应采用一体式结构，提高脉冲发生器机械强度；降低脉冲信号强度，避免泵压激荡导致孔壁坍塌；选配泥浆泵空气包，稳定泵压，确保仪器工作平稳[17]。

2)孔底近钻头排渣效果改进。松软突出煤层钻进过程中钻渣多，排渣应快速流畅，异形钻杆距孔底约9 m，而液动螺杆马达和无磁钻具均为外平结构，不利于钻进排渣，可选用优质无磁钢，提高无磁钻具力学性能；对液动螺杆马达和无磁钻具进行结构优化，通过外壁铣洗螺旋槽，提高近钻头排渣能力。

3)复合定向钻进研究。制定合理工艺流程，协调和充分发挥滑动定向钻进轨迹调控和复合钻进高效快速的优点；通过现场试验钻进效率、系统参数、排渣效果综合对比分析，确定最优钻进参数；通过钻孔轨迹弯曲方向和弯曲强度数据分析，掌握复合钻进钻孔轨迹弯曲规律，提高钻孔轨迹调控精度；提前制定预防措施和工艺流程，避免钻孔事故概率，保障施工安全。

4)异形钻杆选型。配套不同异形钻杆进行现场试验，考察应用效果，进行结构优选，既满足定向钻进及高效排渣需要，又避免影响泥浆脉冲无线随钻传输效果。

4.2 电磁波随钻测量空气定向钻进技术

（1）项目前期保障工作。上至项目管理人员，下到参与项目生产的每一位技术人员在项目进行前就必须树立强烈的成果质量保障意识。在项目正式生产之前，认真学习掌握项目技术设计书和质量检查验收规程，积极开展内部技术人员培训并进行考试，根据项目要求，配置相应的检查方案，使用高效的质量检查软件，从人员、设备、技术方面保障成果数据的质量。

螺旋钻杆干式回转钻进技术是指利用钻机回转主动钻杆和螺旋钻杆，带动钻头回转碎岩，破碎的煤岩屑由螺旋钻杆叶片推移式输送至孔口，实现孔内清洁和连续钻进的技术方法，如图1所示。

第一层次主要让学生了解并掌握三聚氰胺的基础知识，如三聚氰胺的理化特性、毒性及危害、三聚氰胺的限量及在食品中的检测方法、食品中蛋白质含量的检测及评价方法等。为了让学生快速进入第一层次的课题，可列出相关的参考文献供学生自主学习。

电磁波随钻测量空气定向钻进技术适用于普氏系数f≥0.5的松软突出煤层顺层钻孔施工，提高了钻孔深度和轨迹调控精度，为区域递进式瓦斯抽采提供保障。针对电磁波随钻测量空气定向钻进技术的技术要求，提出以下研究思路：

1)电磁波随钻测量系统统针对性改进完善。矿用电磁波随钻测量系统利用钻杆和地层进行信号传输，使采用异形钻杆和空气进行定向钻进得以实现。绝缘短节强度是影响其使用效果的关键因素，应合理设计小直径绝缘短节结构，确保信号高效发射和安全钻进；无线传输缺少信号下传通道，应研究孔内仪器电源智能控制技术，实现间歇工作，延长工作时间；空气螺杆马达钻进时振动剧烈，应增设减震机构，保护仪器不被破坏；电磁波随钻测量信号在煤层和干燥空气中衰减严重，应结合煤层空气钻进特点，对电磁波信号传输规律进行研究，优化信号传输编码方式、接收解调技术和仪器装置结构，提高信号传输效率和传输准确率[18]。

2)小直径空气螺杆马达研制。小直径空气螺杆马达是钻孔轨迹调控的关键，目前无小直径空气螺杆马达应用案例；应根据煤矿井下施工环境，减少空气螺杆马达的直径和长度；并根据煤矿井下供风条件，设计空气螺杆马达启动压力和工作风量；开发油密封润滑机构，提高冷却润滑效果。

3)空气螺杆马达定向钻进工艺研究。空气具有压缩性，给进压力和工艺参数不合适时，螺杆马达易发生制动或飞车现象，且回转动态下定向钻具受力复杂，易造成钻孔事故；在室内螺杆马达检验台上，对空气驱动和液体驱动下空气螺杆马达的工作特性进行研究，获得最优工作参数，并分析制动和飞车现象产生机理和条件，制定预防措施和工艺流程；总结碎软煤层钻进钻孔事故原因和征兆，制定预防方案和处理方案，降低事故概率，保障施工安全。

4)高效低耗除尘。空气钻进时孔口粉尘大，颗粒分布范围广，处理量大，且易瓦斯喷孔超限；可简化孔口集尘装置，快捷密封，负压主动抽吸，避免粉尘外泄；采用气水射流原理，降低除尘功耗，优化除尘效果；采用泡沫和雾化钻进技术，降低孔口粉尘数量。

5)孔内排渣效果优化。可借鉴泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术，对近钻头无磁钻具和异形钻杆进行结构改造或优选，提高孔内钻具排渣能力。

4.3 大直径筛管跟管钻进技术

大直径筛管跟管钻进技术是指钻孔施工时，在孔内先导钻具外跟上大直径筛管钻具，先导孔钻进的同时，大直径筛管回转碎岩并下入钻孔内，钻孔施工完成后，提出孔内先导钻具，大直径筛管留在孔内的钻进与护孔技术方法。

大直径筛管跟管钻进技术可用于常规钻孔，也可用于定向钻孔，既可提高护孔筛管直径，又可实现阶梯成孔，提高钻孔深度[19]。针对筛管完孔技术需要，提出以下研究内容：

其中，B6、B7分别为MODIS 数据的第 6、7 波段反射率，这种归一化比值公式增加了结果的可比性，同时B6，B7能够很好地削弱大气所带的影响。笔者在对比后发现上述针对MODIS数据的模型波段中心波长与Sentinel-2的波段中心波长近似，均对水汽与土壤水分变化较为敏感（表2）。

1)大直径筛管材料选型与结构设计。大直径筛管跟管钻进时，需承受极大的拉力、压力和转矩，应选择合适的材料，满足强度和经济性要求，且不影响煤层安全开采；同时应对筛管外径、内径、长度、筛眼尺寸和布置形式等参数进行优化设计，提高护孔效果和瓦斯抽采效果。

2)钻具设计。主要包括先导钻具、跟管钻具和钻具锁，先导钻具主要用于先导孔钻进，跟管钻具主要起护孔作用，两者旋转方向相反，先导钻具可从跟管钻具下入和起出；先导钻具和跟管筛管由钻具锁可靠连接，且可快速脱离。

3)双管双动力头钻机研制。双管双动力头钻机用于实现先导钻具和跟管钻具的同时驱动和单独驱动，可采用差动式前后双动力头结构设计，并减少钻机外形尺寸；夹持器采用多组夹持机构，平行布置，且具有卸扣功能；给进装置采用长行程组合油缸。

4.4 大直径小曲率侧钻改造技术

大直径小曲率侧钻改造技术是指在已施工钻孔的煤层孔段内，采用高压水力喷射技术沿钻孔径向方向小曲率拐弯后施工多个大直径分支孔，提高钻孔覆盖面积和区域煤层渗透性的增产改造方法。

大直径小曲率侧钻改造技术显著提高了瓦斯抽采钻孔的覆盖面积和区域煤层渗透性，有利于高效快速瓦斯抽采。侧钻分支孔的直径、深度和拐弯半径是影响改造效果的关键参数。针对大直径小曲率侧钻的技术要求，提出以下研究思路：

1)研制孔内小曲率自进式水力喷射钻进装置，主要包括自进式水力喷射钻头、柔性钻杆、转向器及转向调节装置等，其中自进式水力喷射钻头用于在高压水力驱动下破碎煤层，并引导钻具前进；柔性钻杆用于实现钻孔小曲率拐弯；转向器及转向调节装置用于控制侧钻分支方向，实现分支孔在钻孔四周均匀成孔[20]。

2)研制孔口高压驱动装置和高压管导入装置，主要包括高压泵站、给进钻机、绞车等，其中高压泵站主要用于为孔内钻具水力喷射碎岩提供大排量高压力冲洗液；给进钻机主要用于向钻孔推送孔内钻具；绞车主要用于柔性钻杆缠绕排列和起下钻。

3)钻进参数设计优化与增产改造效果考察。通过岩石力学测试、水射流动力学参数测试等实验，分析岩石力学特征和水射流动力学参数；利用力学计算和计算机辅助设计方法，对自进式水力喷射钻头的碎岩及自进机理进行研究；通过室内试验优化施工工艺和技术参数，并选择合适矿井进行井下改造增渗试验；通过改变孔径、孔距及布孔方式进行增产改造效果考察，优化钻孔布置与结构参数，实现优化配置，提高瓦斯抽采效果。

5 结 论

1)采用钻孔进行瓦斯预抽采是松软突出煤层瓦斯灾害治理的有效技术手段，与增产增渗措施结合，可取得良好的瓦斯抽采效果。

2)针对松软突出煤层钻进成孔难题，开发了水力正循环回转钻进技术和冲击回转钻进技术、螺旋钻杆干式回转钻进技术、异形钻杆空气钻进技术、泡沫/雾化钻进技术、空气反循环钻进技术、空气套管钻进技术和梳状钻孔定向钻进技术。

3)针对松软突出煤层成孔后孔壁易坍塌的问题，开发了提钻下筛管护孔和不提钻下筛管护孔技术，确保瓦斯抽采过程中孔壁稳定性。

4)针对松软突出煤层渗透性低、钻孔瓦斯抽采效果差的不足，开发了组合钻具强造斜钻进技术、机械掏穴钻进技术和水力冲孔钻进技术等基于钻进技术的煤层改造方法。

5)为进一步提高松软突出煤层钻进、护孔和增产改造效果，提出泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术、电磁波随钻测量空气定向钻进技术、大直径筛管跟管钻进技术和大直径小曲率侧钻改造技术。

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