煤炭科学技术

作者：金新,

关键词：松软煤层, 空气螺杆泡沫钻进, 泡沫冲洗液体系, 抗压, 抗污染,

松软煤层结构强度低，钻进时易发生孔壁垮塌，卡钻埋钻等问题，极大影响了开采效率。空气螺杆钻进工艺采用空气作为循环介质，对孔壁扰动小，与液体冲洗液相比，不存在液柱压力，孔壁不易坍塌，适用于松软煤层钻进。但是长期实践结果表明：空气螺杆钻进技术仍存在粉尘污染严重、钻头寿命短、钻孔净化困难等问题。为了解决空气螺杆钻进技术存在的问题，提出了采用泡沫冲洗液代替空气作为循环介质形成空气螺杆泡沫钻进工艺的新思路。采用Waring-Blender替换，根据松软煤层空气螺杆泡沫钻进对泡沫冲洗液体系性能指标及抗压性能要求，分别对发泡剂、稳泡剂、抗污染剂及抗压剂进行优选，并通过正交替换分析确定各处理剂的最优加量。在此基础上，对构建的泡沫冲洗液体系发泡量、半衰期、流变性能、抗污染性能、抗压性能以及携岩性能进行综合评价。结果表明：泡沫冲洗液体系的最优配方为：水+1.3%AMS +0.5%CMC+ 1%MP+0.3%HS植物胶，起泡体积达到5.3倍，泡沫半衰期为160 min，发泡量大且泡沫稳定；动塑比达到0.91，剪切稀释性及携岩性能好能力强，煤粉沉降速度较清水降低了96.9%。抗污染替换结果表明：该体系抗地下水污染及抗煤粉污染强，卤水添加量为30%时，其泡沫综合指数（FCI）仍能达到10 642.5；煤粉添加量为30%时，其FCI达到22 050 min·mL。研究成果为松软煤层瓦斯抽采孔采用空气螺杆泡沫钻进工艺提供了坚实的技术支撑。

来源：2025年第8期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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