作者姓名：凡东  籍贯：湖北省枣阳市

成果针对矿山巷道及隧道冒顶坍塌、透水等灾害事故应急救援重大需求，依托国家重点研发计划课题“井下救援模块化大直径跟管钻机及配套装备”（编号：2022YFC3005904，主持）、“大直径跟管安全高效钻进技术及工程演练”（编号：2022YFC3005905，主参），通过自主创新、集成创新，旨在解决钻孔救援技术装备在快速就位、地层适应性及钻进效率等方面存在的突出问题。形成了三项亮点成果，授权发明专利7件、外观专利2件，发表论文2篇（EI检索），大直径跟管钻机获得了CMA认证及MA证书。

图1 井下大直径救援钻孔快速构建技术装备

（1） 大直径多级跟管高效成孔技术及钻具

开发了多级套管递进式跟管钻进技术，研制了套管、插接式螺旋钻杆、导向机构等配套钻具，最小套管内径570 mm，解决了在坍塌体钻进过程中塌孔、卡钻、套管摩阻大等问题，实现60m钻进目标；一、二级采用常规跟管成孔方法，并利用陀螺仪测量系统监测孔底钻孔轨迹参数，并分析轨迹偏斜情况；根据轨迹分析结果，更换三级钻具组合，使钻孔按要求与目标区域贯通。

图2 多级套管递进式跟管钻进技术

（2） 集孔底金属构件超前探测、水射流破拆于一体的可变径复合刀盘

 针对软硬岩混杂及金属支护交错分布的坍塌体地层条件，结合混杂坍塌体属性表征和高效钻进成孔机理，研发了面向软硬岩混杂坍塌体工况的金属超前探测技术、水射流破拆技术，研制了集“钻孔—探测—破拆”于一体的可变径复合刀盘。

图3 集孔底金属构件超前探测与水射流破拆于一体的复合刀盘

（3） 模块化井下大直径跟管救援钻机及配套装备

 面向井下受限空间救援孔高效构建应用场景，提出了大直径跟管钻机模块化设计方法，开发了双回转大转矩动力头、组合式给进装置、快速吊装系统、电液双控遥控系统等关键系统及部件，研制了井下大直径跟管救援钻机；开发了超薄皮带输送机、多功能作业车等配套装备，适用井下巷道运输和救援作业要求。钻机最大模块尺寸不超过4.0×1.7×1.45 m（长×宽×高），开发了模块间快速定位及连接结构，实现井下狭小空间快速运输及组装，模块组装时间≤3 h，满足救援施工时快速就位的要求。

图4 井下模块化大直径跟管救援钻机

 本成果在陕西银矿、云南玉溪、安徽淮南张集煤矿完成了工程示范与硬岩现场施工验证。其中，云南玉溪的工程示范完成了长度61.5 m、孔径665 mm的救援钻孔（逃生通道直径570 mm），完孔位置最大偏差0.9 m，平均推进速度6.8 m/h，含金属支护构件地层钻速1.5m/h，充分验证了钻机与配套装备、钻进工艺的适应性与可靠性。

图5 云南玉溪工程示范

 目前，该成套救援钻进装备已实现产业化与规模化推广，先后向国家矿山应急救援淮南队、乌海队、平庄队，国家能源集团神东、新疆救护大队等国家级、区域级、大型煤炭企业矿山救援队伍推广应用9台套，产生经济效益1.43亿元。

图6 救援队伍装备调试

 成果应邀参加第十二届、十三届救援装备展，应急部、安徽省、山东省、国家安监局相关领导及国际矿山救援组织秘书长赴展台指导参观，获得了高度评价。该成果不仅可应用于矿山巷（隧）道冒顶、片帮等灾害事故应急救援，还可服务于井下联络巷、通风孔、输料孔等大直径工程钻孔施工，应用场景丰富、市场空间广阔。成果的推广应用将有力提升我国矿山与隧道应急救援能力，助力安全矿山建设与能源行业高质量发展，为重大公共安全风险防控和应急技术突破提供重要支撑，显著提升安全生产保障水平与人民群众安全感。

图7 救援装备展