煤炭科学技术

作者：郝世俊, 王林杰, 赵江鹏, 史兵言, 张金宝, 张晶, 朱芝同,

关键词：矿山事故救援, 大直径救援孔, 钻进技术, 扩孔钻进, 气动潜孔锤, 反循环, 气液双循环,

矿山大直径救援孔施工面临时效紧迫、地质条件复杂、轨迹精度要求高等挑战，为满足复杂多变地层条件下高效、可靠成孔的需求，基于对大直径救援孔钻进技术特点与适用条件的分析，构建大直径救援孔钻进技术分类体系，建立以“地层−工艺−装备”为核心的工艺适配性优选方法，并重点研究气液双循环钻进技术关键难题与工程应用效果。针对牙轮多级扩孔、PDC多级扩孔、气举反循环、气动潜孔锤及气液双循环等关键技术，从其破岩机理、循环排渣方式、配套钻具及工艺参数等方面进行了系统性梳理与对比，重点探讨了各工艺在不同岩性、不同孔径及不同孔深条件下的表现，分析了其效率瓶颈与面临风险。在此基础上，采用理论分析与数值模拟相结合的方法，研究不同扩孔比条件下的岩石应力分布特征与裂纹扩展规律，分析孔底多相流场演化阶段与岩屑运移特征，揭示孔底背压对潜孔锤冲击性能的影响机制。最后，开展气液双循环钻进先导试验，测试三壁钻具系统及气闭式潜孔锤的密封可靠性与钻进效率。常规工艺对比表明：对于稳定中硬以下地层，PDC多级扩孔效率优势显著，采用防泥包设计后，ø830 mm孔径平均钻速可达5.85 m/h；对于坚硬、破碎或含水地层，气动潜孔锤技术更具优势，其中，集束式潜孔锤反循环钻进在孔口−孔底联合密封工艺保障下，平均机械钻速可达3.13 m/h，且排渣彻底。破岩机理研究表明，扩孔比k=3时岩石破碎效率最高；孔底流场可划分为加速阶段(0～2 s)和稳定循环阶段(2～8 s)；潜孔锤冲击功与冲击频率随背压增大而下降。先导试验表明：气液双循环钻进配套钻具密封可靠，在ø350 mm孔径、200 m孔深条件下平均机械钻速达3.94 m/h。气液双循环钻进通过独立气路驱动潜孔锤、独立液路携渣护壁，使潜孔锤工作效率不受孔深及涌水影响，在深孔复杂地层中具有显著优势，是提升救援孔钻进能力的重要技术方向。

来源：2026年第4期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

查看煤炭科学技术杂志2026年第4期