長期以來，瓦斯災害一直影響著煤礦的安全生產。尤其在高瓦斯礦井，瓦斯治理不僅成本高，而且常常因不能及時與原煤生產工作相銜接制約著煤礦的生產。因此高瓦斯礦井力求通過高效的抽放技術和先進的裝備緩和生產和瓦斯防治工作之間的矛盾，提高煤礦的經濟效益。

用鉆孔抽放煤層瓦斯是目前國內常用而用效的方法，具有施工速度快，鉆場布置機動靈活等特點，但由于鉆孔直徑小，孔壁產生的裂隙小，抽放效果不如巷道抽放好。通過加大鉆孔的直徑和數量，提高孔口抽放負壓，可以彌補后者的不足，但必須有一整套適合我國煤礦鉆孔抽放瓦斯的裝備，才能達到理想的抽放效果。煤科總院西安分院經多年研究，相繼開發研制出一系列能夠施工大直徑鉆孔的鉆機及其配套的施工工藝，投入到高產高效的煤礦生產中，在高瓦斯礦井瓦斯防治中發揮了重要作用。

1大直徑瓦斯抽放鉆機的開發與應用效果

陽泉礦務局屬典型的高瓦斯礦井，煤層透氣性差，回采工作面瓦斯涌出量高且大部分來源于上鄰層及圍巖。上個世紀80年代，陽泉礦務局為解決制約煤礦安全生產的瓦斯問題，采取鉆進密集的小直徑頂板穿層鉆孔結合掘進50m長的上斜巷道（高抽巷）抽放瓦斯，來解決上鄰層瓦斯問題。這種抽放方式不僅需要消耗大量的人力、物力，而且施工費時，生產成本高，在時間上往往與工作面銜接不上，影響生產進度。為此，陽泉礦務局提出了通過鉆進大直徑瓦斯抽放孔代替傾斜高抽巷，并減少小直徑瓦斯鉆孔密集度和數量的設想，此設想得到了原中國統配煤礦總公司安全局的大力支持，在此前提下西安分院與陽泉礦務局合作研制開發了MKD-5型鉆機。該鉆機為全液壓動力頭式鉆機，由主機、泵站、操縱臺三部分組成，解體性好，搬遷運輸方便，可根據鉆場情況靈活布置。為防止鉆進傾斜孔時跑鉆并減輕鉆工的勞動強度，該鉆機設計了夾轉聯動、自動擰卸鉆桿和液壓缸調整角度等功能。MKD-5型鉆機的技術參數如下：

鉆孔深度：100m

鉆桿直徑：73mm

開孔直徑：250mm

終孔直徑：200mm

鉆孔傾角：±90°

回轉速度：10～320r/min

最大扭矩：1850N·m

給進能力：105kN

起拔能力：73kN

給進行程：600mm

電機功率：30kW

該鉆機1992年在陽泉三礦進行了工業性度驗，配直徑215mm的牙輪鉆頭，一徑到底，施工40°仰角的鉆孔100m.陽泉礦務局同時進行了大直徑鉆孔、密集小直徑鉆孔和巖石走向巷道的瓦斯抽放對比試驗。抽放技術指標對比如表1所示。

表1 幾種抽放技術指標對比

抽放

方式

鉆孔或巷道間距/m

工作面瓦斯量/m³·min^-1

有效抽

放距離/m

鄰近層

抽放率/%

回風

尾巷

抽放

小孔

10

3.14

20.67

10.06

7

32.73

小孔

7

4.18

9.51

14.52

7

60.42

巖巷

200

3.50

6.47

17.54

230

72.24

巖巷

200

2.91

8.62

27.73

205

76.28

大孔

140

6.26

11.16

28.29

128

71.71

大孔

70

3.65

4.78

11.98

210