摘要：随着我国煤矿产业随之得以迅速发展，煤矿能源也逐渐成为了不可或缺的一部分。但煤矿井下瓦斯爆炸事故常有发生，社会各界由此提高了对煤矿井下瓦斯抽采技术的重视程度。同时，也对煤矿井下瓦斯抽采技术提出了更高的要求。所以，要通过更为有效、创新的方法提高煤矿井下的瓦斯抽采率，尽可能地降低煤矿井下的瓦斯含量和煤矿井下瓦斯涌出含量，这对于实现煤矿井下作业稳定安全有着至关重要的作用[1]。
关键词：煤矿；井下；瓦斯；抽采钻孔；施工技术
1高位瓦斯抽采钻孔施工技术
1.1钻孔层位的选择
高位瓦斯抽采钻孔施工主要是在裂隙带、采空区以及受开采影响较大的邻近层，这样将能够更大限度的减少煤矿开采工作中瓦斯的含量，避免了煤矿事故的发生。裂隙带中下部的裂隙发展的较为充分， 是瓦斯的主要聚集区，该地区的瓦斯含量较高，最有利于瓦斯的抽采。 为了使得瓦斯抽采的效果更加显著就需要在钻孔的过程中选用稳定的岩层，这样就能够使得
瓦斯抽采的效果更加良好。另外，要保证钻孔的抽放效果，首先应保证成孔和后期钻孔的完整性，钻孔布置层位选择时，通过对有效区域内岩层性质和成孔性的分析，尽量使钻孔布置在相对稳定的岩层中[2]。
1.2钻孔参数的确定
为保证实际的瓦斯抽放效果和生产效率，大直径长钻孔，一般是我们所提倡的瓦斯抽采钻孔方式。但在实际的钻孔过程中，在对钻孔深度和钻孔直径的选择时，我们要结合地层条件、抽放要求、施工技术和设备能力综合的考虑具体的钻孔深度和钻 7L 直径。在这几个影响因素中决定钻孔参数的主要依据地层条件。对钻孔深度的确定如果在地层条件具备打深孔的条件下，为了使所钻的孔对整个工作面都能覆盖，以保证整个工作区域都能安全施工，可适当的提高抽采要求和钻井技术，钻一些深孔。若在比较复杂的地层上施工，钻孔成孔性差， 无法钻长钻孔，那么要及时的根据实际情况调整钻孔参数，要因地制宜的综合考虑各种因素确定更加合适的钻孔深度。对钻孔直径的确定,在对瓦斯钻孔直径的确定时，要对瓦斯含量、抽放周期、以及施工成本等问题加以综合考虑，选择最经济有效的钻孔直径[3]。
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1.3钻孔的布置形式
开采工作面上的钻孔的布置再抽采操作中起到的作用巨大，这关系到瓦斯抽效果。因为矿井通风以及大气压等等因素影响，使靠近回风侧钻孔的抽放效果高于进风侧钻孔，因此在布置钻孔的过程中，钻孔要尽量布置在回风侧，在回风巷道中也应该设置钻窝，来保证瓦斯 的抽放容量。此外在钻孔的过程中要尽量避免开采到松软泥岩层，以此确保瓦斯抽采的准确性[4]。
2煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术
2.1顺层瓦斯抽采钻孔施工技术
在煤矿生产的时候，尤其是高突矿井，从利用和治理瓦斯的角度来考虑，经常要在煤层中布置好钻孔来抽采和释放瓦斯，用来确保生产活动中的安全。在钻孔中一般根据目的分为两类，分别是：为煤层回采服务的预抽瓦斯顺层长钻孔和为巷道掘进服务的预抽瓦斯顺层长钻孔。前者一般沿采煤工作面上、下顺槽向工作面中间施工布置长钻孔， 其间距一般为 3 ～ 5m，巷道掘进边缘和钻孔的距离一般为工作面长度的一半以上。后者一般沿掘进巷道
延时冲水阀两帮每隔一定距离布置一个钻场，通过钻场向工作面前方及两帮一定范围内施作顺层长钻孔抽采瓦斯，钻孔为扇形布置，保证掘进工作面瓦斯含量安全达标。想要不使钻孔施工中偏离掘进的方向，确保掘进安全，应该采取可靠的测斜和纠偏措施[5]。
在有突出危险的煤层中，为了确保掘进工作安全，防止煤和瓦斯突出的危险，经常会在掘进工作面施工较浅深度防突钻孔，用来释放地层和瓦斯的压力，降低瓦斯的含量来保证施工的安全。而这类钻孔的深度一般在 10~30m，半径会小于 50mm，间距和排距都在 1m 左右， 有些煤层的瓦斯含量特别高，有时候排放孔设在煤巷两侧，确保煤巷正常的掘进，这类防突钻孔设备比较简单，而且钻孔深度还比较浅。 在少数情况下，为了提高掘进工作的防突、防喷，施工时常常采用直径大，深度超过 50m 的抽采孔。实践证明，只要有条件合适的地层、配套的设备、正确的方法，这类钻孔可以起到良好的防突、防喷效果， 有利的加快了掘进速度[6]。
2.2穿层瓦斯抽采钻孔施工技术
绝缘软母排 穿层钻孔是通过本煤层巷道向邻近煤层施作钻孔（或者在煤层顶板或者底板施作专用瓦斯抽采巷道，通过在专用抽采巷道内钻场向煤层中施工瓦斯抽采钻孔）抽采煤层中的瓦斯，
除低煤层的突出危险性。钻孔的长度根据抽采巷道距离煤层（被保护层）的距离确定。在被保护的煤层内钻孔呈网格式均匀布孔，间排距离根据瓦斯抽采半径确定， 需进行现场实测。所有抽放钻孔要在保护层开采前结束施工，在接入瓦斯抽放管路前封孔，并保证足够的抽采时间。穿层钻孔抽采邻近被保护层瓦斯时，待开采保护层以后，被保护层相应煤体由于膨胀而变形，煤体卸压，形成了层间裂隙，瓦斯得到了活化，在矿井负压和煤层瓦斯压力的作用下卸压瓦斯得到抽放，由于煤层瓦斯含量降低，所以达到消突瓦斯的突出危险性的目的[7]。
2.3煤矿井下钻孔机器人关键技术
（1）基于真三维动态地质模型的钻孔智能设计技术基于瓦斯赋存参数、地质构造、巷道布置和采掘计划，建立可视化三维瓦斯地质模型，利用任意切片、空间检索、信息融合的方法智能判识煤层瓦斯抽采单元；构建典型瓦斯抽采单元钻孔设计数据库，基于抽采单元划分结论及采掘时空布置，提出区域瓦斯防治钻孔无人化智能设计方法；研究施工钻孔缺陷分析评价模型，提出瓦斯防治钻孔无人化智能补偿设计方法；设计面向钻孔机器人的瓦斯防治钻孔信息数据库；开发钻孔无人化智能设计与分析系统[8].
（2）井下复杂受限环境中钻孔机器人精确定位及自主避障技术研究干扰环境下的无线传感网络定位方法、基于里程测量与惯性元件的 航迹推算与激光扫描融合的同步定位与地图构建方法、基于多源信息 融合的环境自适应鲁棒容错定位策略；研究全场景地形评估方法，面 向复杂工况的全局路径规划策略，基于多动态约束的局部避障和行为优化机制；研究钻孔机器人履带底盘建模与参数识别方法、纯追踪模 型算法、误差原理及目标点位置精确控制策略；
（3）钻孔机器人系统智能感知与多机协作控制方法钻孔机器人与钻杆自动装卸系统通过多机协作完成钻孔施工，钻杆自动装卸系统工作过程中需实时感知周围环境、与钻孔机器人的相对位置关系，完成环境模型的建立与更新。钻孔机器人钻进过程中需智能感知自身的施 工状态，确认钻杆装卸是否到位、机械手是否撤离到安全位置、是否存在故障等.
（4）基于钻进信息反馈及图像辨识的典型煤岩识别技术通过分析钻进参数随地层条件变化规律，建立钻进参数与煤岩特性关系，获得典型煤岩识别准则，生成钻进参数适配库，结合煤岩返渣图像分析， 形成基于钻进参数反馈为主、煤岩返渣图像为辅的煤岩识别技术.
（5）基于差分进化算法的钻孔机器人自适应钻进控制技术建立机器人自学习与优化准则，
通过实时采集钻进工作参数对钻孔机器人工作状态进行自动评估，通过差分优化算法对控制向量进行优化，使钻孔机器人自主运行在效率较高、钻孔故障较低的稳定工作区[9]。
3未来的发展趋势海洋工程船
纵观多年来的发展历程，我国煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术与装备的更新换代和不断创新都取得了令人可喜的成果，结合煤矿现状及目前设备水平不难看出：一体化操作以及定向测量是未来的发展趋势，改进煤层瓦斯抽采技术以及装备十分重要，是解决松软突出煤层的瓦斯抽采和高效开采一大难题的有效方法，也是未来钻探设备发展的目标和方向。除此之外，安全、可靠、有效的远程控制钻机也是将来势不可挡的必然姿态。而在环保大旗下，绿、节能、环保的装备与技术设计是未来的必经之路。
4结束语
近年来，我国广大技术人员的不懈努力，使我国在瓦斯抽采方 法方面和成孔工艺方面都取得了重大的成就，现在已经具备了施工 中千米钻孔的能力，但是由于我国的煤矿地质条件比较复杂，在一 些方面与实际需要还有很大差距。随着科技的进步、钻具制作技术 断改进、钻孔施工技术的不断优化，未来钻孔施工技术会取得更加 突出的成就。
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参考文献
[1]朱奇 . 煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术分析 [J]. 内蒙古煤炭经济.2018（12）
[2]尚 . 煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术概述 [J]. 低碳世界 .2018（05）
[3]朱奇.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术分析[J].内蒙古煤炭经济.2018（12）
[4]尚.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术概述[J].低碳世界.2018（05）
[5]李虎贵.尾巷穿层钻孔抽采瓦斯技术在开元煤矿的应用[J].能源与节能，2018（08）：117-118+154.
[6]刘冬.煤矿瓦斯抽采技术研究[J].能源与节能，2018（06）：32-33.
[7]陈宝义. 乌兰矿复合采空区自然发火防治技术研究[D].煤炭科学研究总院，2018.
棉花采摘机[8]李磊.定向长钻孔高效成孔技术在煤矿瓦斯抽采中的应用[J].科技风，2018（15）：87.
[9]尚.煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术概述[J].低碳世界，2018（05）：62-63.
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