定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺的制作方法

本发明属于煤矿井下岩煤巷快速掘进，具体涉及一种定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺。

背景技术：

1、煤矿井下外围巷道开口施工时，由于没有形成回风系统，巷道内乏风及有害气体需通过串联通风排出，有时需要揭（穿）过煤层，施工周期短则3-6个月，长则一年，工序繁琐，危险系数增加，掘进效率缓慢，导致采面接替紧张，影响矿区采面整体布局。外围巷道在形成通风系统之前的掘进有串联通风的规定，《煤矿安全规程》中的相关规定具体为：同一采区内，同一煤层上下相连的2个同一风路中采煤工作面、采煤工作面与相连接的掘进工作面、相邻的2个掘进工作面，布置独立通风有困难时，在制定措施后，可采用串联通风，但串联通风的次数不得超过1次。由于相关规定的约束和限制，使得相关的施工工艺难以得到有效的改进，目前的现有技术中没有涉及到相关的领先的技术方案，均采用较为传统的施工作业方式，对于外围联巷的施工难以进行进一步的优化，施工成本和施工风险均无法得到有效的控制。

2、本申请所要解决的技术问题是：提出一种新的掘进施工工艺进行施工，进而保障在掘进过程中的通风安全，避免煤矿突发风险，提高施工安全。

技术实现思路

1、本发明目的是针对上述存在的问题和不足，提供一种定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，本申请采用定向钻机钻孔提前形成通风孔（回风道），在正常掘进前增加一种安全屏障，预防了煤矿突出风险，增强了施工过程中的安全保障措施。

2、为实现上述目的，所采取的技术方案是：

3、一种定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，用于以备的准备巷道和以规划的工作面顺槽之间的外围联巷的掘进施工，具体包括以下步骤：

4、通过地质勘察，确定各外围联巷在相应的准备巷道中的开口位置，并设计各外围联巷布置路线；

5、根据各外围联巷布置路线，确定先导通风孔的钻进路径和起始位置，选定并布置定向钻设备，通过定向钻设备沿先导通风孔的钻进路径进行钻孔，导通后形成先导通风孔；

6、撤离定向钻设备后，进行各外围联巷的正常掘进施工。

7、根据本发明定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，优选地，所述准备巷道包括主回风巷道、轨道运输巷道和皮带运输巷道，所述外围联巷包括设置在主回风巷道与工作面顺槽之间的顺槽回风道、设置在轨道运输巷道与工作面顺槽之间的顺槽车场、以及设置在所述皮带运输巷道与工作面顺槽之间的顺槽出煤道。

8、根据本发明定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，优选地，在进行外围联巷布置路线的设计时，当至少一条外围联巷揭过煤层，依据各准备巷道与煤层位置的标高关系，以定向钻设备的钻进路径由上往下穿过煤层为原则，进行外围联巷布置路线的设计。

9、根据本发明定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，优选地，基于地质构造、水文勘测情况，计算钻孔总进度和阻力系数，绘制钻孔轨迹剖面图和平面布置图，进行定向钻设备的选定。

10、根据本发明定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，优选地，在先导通风孔的起始位置，施工3-5m的硐室，作为定向钻设备的施工场地。

11、根据本发明定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，优选地，所述先导通风孔的起始位置为至少两个，确定先导通风孔的导通顺序后依次施工。

12、根据本发明定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，优选地，在先导通风孔钻进完成后，利用定向钻设备在先导通风孔内回拖下套管。

13、根据本发明定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，优选地，所述先导通风孔的直径为200~400mm。

14、采用上述技术方案，所取得的有益效果是：

15、本申请能够在井下外围巷道及煤层之间不同层位标高多组合情况下，通过合理选择掘进面外围工程巷道开口位置，控制定向钻孔运行轨迹及施工控制工艺（倾角、方位角、磁偏角、上下和左右位移及导通顺序）等技术，满足掘进过程中正常回风，避免施工巷道串联通风，实现不揭煤或从上向下安全穿过煤层的技术工艺措施，达到快速掘进的目的。

16、本申请利用定向钻进精准灵活调整钻孔方位，提前实现外围巷道的钻孔通风，避免掘进掌子头面瓦斯聚集，避开外围巷道在形成通风系统之前的掘进串联通风的规定。

17、本发明能够根据采区巷道布置的不同层位关系，实现定向钻进不穿煤或从煤层顶板向底板穿煤，杜绝了钻孔穿煤的瓦斯突出风险。

18、本申请采用定向钻孔精确定位巷道中心钻进技术，提前定向钻孔进行巷道掏槽孔钻进，提前形成巷道爆破自由面，实现了硬岩巷道高效爆破。

19、当钻孔经过松软岩或破碎带时，为防止塌孔堵塞，利用定向钻机回拖技术，通过及时下套管，保证了正常通风，避免造成塌孔的问题，使得通风系统稳定。

20、本申请的定向钻机钻孔可快速形成掘进工作面外围巷道通风系统，杜绝了串联通风，施工安全可靠、效率提高，同时提高了光爆成型面和进尺效率，改善了工作面施工环境。

技术特征：

1.一种定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，用于以备的准备巷道和以规划的工作面顺槽之间的外围联巷的掘进施工，其特征在于，具体包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，其特征在于，所述准备巷道包括主回风巷道、轨道运输巷道和皮带运输巷道，所述外围联巷包括设置在主回风巷道与工作面顺槽之间的顺槽回风道、设置在轨道运输巷道与工作面顺槽之间的顺槽车场、以及设置在所述皮带运输巷道与工作面顺槽之间的顺槽出煤道。

3.根据权利要求1所述的定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，其特征在于，在进行外围联巷布置路线的设计时，当至少一条外围联巷揭过煤层，依据各准备巷道与煤层位置的标高关系，以定向钻设备的钻进路径由上往下穿过煤层为原则，进行外围联巷布置路线的设计。

4.根据权利要求1所述的定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，其特征在于，基于地质构造、水文勘测情况，计算钻孔总进度和阻力系数，绘制钻孔轨迹剖面图和平面布置图，进行定向钻设备的选定。

5.根据权利要求1所述的定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，其特征在于，在先导通风孔的起始位置，施工3-5m的硐室，作为定向钻设备的施工场地。

6.根据权利要求1所述的定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，其特征在于，所述先导通风孔的起始位置为至少两个，确定先导通风孔的导通顺序后依次施工。

7.根据权利要求1所述的定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，其特征在于，在先导通风孔钻进完成后，利用定向钻设备在先导通风孔内回拖下套管。

8.根据权利要求1所述的定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，其特征在于，所述先导通风孔的直径为200~400mm。

技术总结
本发明属于煤矿井下岩煤巷快速掘进技术领域。公开了一种定向钻通风孔实现外围联巷高效掘进工艺，用于以备的准备巷道和以规划的工作面顺槽之间的外围联巷的掘进施工，具体包括以下步骤：通过地质勘察，确定各外围联巷在相应的准备巷道中的开口位置，并设计各外围联巷布置路线；根据各外围联巷布置路线，确定先导通风孔的钻进路径和起始位置，选定并布置定向钻设备，通过定向钻设备沿先导通风孔的钻进路径进行钻孔，导通后形成先导通风孔；撤离定向钻设备后，进行各外围联巷的正常掘进施工。本申请采用定向钻机钻孔提前形成通风孔，在正常掘进前增加一种安全屏障，预防了煤矿突出风险，增强了施工过程中的安全保障措施。

技术研发人员：于振子,杨战标,韩泰然,高倩,李永伟,刘军亮
受保护的技术使用者：平顶山天安煤业股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12