本文以張集煤礦 1415A 工作面鑽孔防滅火技術應用為例，對常規鑽孔技術與定向鑽孔防滅火技術進行了比較分析， 認為定向鑽孔防滅火技術具有安全可靠、節省人力提高工效、使用方便靈活、適應能力強等優點，在煤礦井下防滅火中具有良好的應用效果。
在煤礦井下采煤工作面，為了防止採空區遺煤自燃或化學材料反應產生高溫引燃，均採用施工防滅火鑽孔進行灌（注）防火材料。鑽孔佈置及鑽孔質量的優劣在很大程度上決定著灌注效果， 常規鑽孔方法費時費力、施工精度及工作效率低，卡鑽、廢孔現象多有發生且施工過程中存在諸多安全隱患。定向鑽孔防滅火技術可以實現長鑽孔定向鑽進、對鑽孔軌跡的精確控制和可進行多分支孔施工，能保證鑽孔軌跡在煤層中有效延伸，在煤礦井下防滅火應用中具有較高的實用價值。本文以張集煤礦 1415A 工作面定向鑽孔防滅火技術的應用為例，就定向鑽孔防滅火技術與常規迴轉鑽進工藝技術成孔進行比較分析，以期能夠為煤礦井下的防滅火技術應用提供一些參考與借鑑。
1 張集煤礦 1415A 工作面概況
張集煤礦 1415A 工作面位於西二採區，為該採區的第五個塊段。南側為西二採區 1 煤系統巷道，西側 1414A 軌順正在掘進。工作面沿走向佈置，回採範圍內煤岩層總體近似為一單斜構造，地層走向30 ～ 60°，傾向 120 ～ 150°，傾角 3 ～ 8°，平均 5°。煤厚 6.5 ～ 9.6m，平均 7.8m，結構簡單，屬穩定厚煤層。該工作面 2018 年 4 月 30 日因面內有發火現象停採，5 月 6 日中班工作面進行了封閉。
2 常規鑽孔工藝技術施工中存在的問題
常規鑽孔施工，因受鑽機固定、功率、岩層走向（傾向）等因素影響，鑽孔深度一般為 60m~120m，鑽孔設計一般呈扇形佈置，真正有用的鑽孔可謂百裡挑一。常規鑽孔的方法靠近工作面， 在軌順或運順（上、下風巷）撒網式施工，費時費力，工作效率低，而且靠近工作面，存在嚴重的安全隱患。為防止因採空區著火產生 CO 造成危害，常規鑽孔施工對現場通風條件有極高的要求。
圖 1 常規鑽孔設計平面圖
3 定向鑽孔防滅火技術在張集煤礦 1415A 工作面的應用
為了解決常規鑽孔工藝技術施工中存在的問題，張集煤礦1415A 工作面採用 ZDY12000LD 型煤礦用履帶式全液壓坑道鑽機首次施工定向鑽孔進行防滅火。定向鑽孔鑽機採用地錨固定，不受巷高影響；定向鑽孔軌跡可在鑽桿彎曲度允許範圍內進行拐彎， 可遠離工作面危險地點進行施工，且因鑽孔軌跡可控，可精確靶點，從設計源頭上減少不必要的鑽孔。因此，定向防滅火鑽孔在施工過程中不但能節省人力物力，還能提高工效，且通過控制鑽孔軌跡，適應能力強、約束條件少，還能遠離危險源施工，安全可靠，在 1415A 工作面防滅火鑽孔施工中取得了非常好的效果。
圖 2 定向鑽孔設計軌跡剖面圖
此外，為了解決因加卸鑽桿時，鑽桿內水流虹吸引出採空區CO 等有毒有害氣體，我們研製了同時在鑽桿上安裝逆止閥的方法。具體做法是：預計鑽孔軌跡進入採空區前 0m~100m 時，在鑽桿之間安裝一個逆止閥，然後在繼續施工至預計孔深。通過安裝逆止閥，有效地避免了因鑽桿內水流出而引出採空區 CO 等有毒有害氣體，確保了施工安全，且因減少了鑽桿內的水流出，再次加鑽桿後隨即便可施工，提高了工效。
定向鑽機在煤礦井下鑽孔施工中的優勢明顯，採用集束多分支孔、羽狀孔和梳狀孔方式布孔，取代傳統高密度密集移位鑽孔施工方式，在減輕勞動強度的同時，大幅提高了鑽孔施工工效。
ZDY12000LD 型煤礦用履帶式全液壓坑道鑽機為兩體式結構，履帶鑽車+ 履帶泵車。定向鑽機主機額定轉矩 12000 ～ 3000 /Nm， 額定轉速 50 ～ 150/(r/min)，額定壓力 28/Mpa，最大給進 / 起拔力為 250/kN，配套鑽桿直徑 ø73mm、ø89mm。配套裝備由定向鑽機、漿泵、孔底馬達、下無磁鑽桿、測量探管、上無磁鑽桿、通纜式鑽桿、通纜式送水器、通訊電纜、孔口監視器等組成。泥漿泵提供的高壓水通過送水器、通纜鑽桿進入孔底馬達內驅動馬達旋轉， 從而帶動鑽頭旋轉切削煤岩層，鑽進過程中整個鑽桿柱不旋轉， 僅孔底馬達帶動鑽頭回轉碎巖鑽進，而鑽孔軌跡控制主要通過改變孔底馬達彎角的方向( 即工具面向角) 來實現。系統中的隨鑽測量探管將鑽孔的傾角、方位角和工具面向角實時傳輸到孔口監視器內進行處理、顯示，形成鑽孔實鑽軌跡。根據設計鑽孔的軌跡與實鑽軌跡偏斜狀況，調整孔底造斜工具面向角以達到調整鑽孔軌跡的目的，保證鑽孔軌跡沿設計軌跡延伸。
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