科普丨煤矿井下顺层钻孔与穿层钻孔的施工工艺有何差异，如何选择？

顺层钻孔与穿层钻孔是煤矿井下瓦斯抽采、水害防治、地质探测等工程中最常用的两类钻孔形式，二者在布置方式、施工条件、工艺要求、适用场景上存在明显区别，选择是否合理直接影响瓦斯治理效果、施工安全与工程效率。

一、顺层钻孔与穿层钻孔的基本定义

顺层钻孔是指钻孔轴线沿煤层层面方向施工，孔身与煤层层面基本平行，主要在煤层内部延伸，多用于本煤层瓦斯抽采、卸压、注水等。

穿层钻孔是指钻孔从岩层或煤层顶板、底板穿过岩层进入煤层，钻孔轴线与煤层层面呈一定夹角，由外及内穿透岩层进入目标煤层，多用于预抽瓦斯、区域治理、探水、探构造等。

二、施工工艺主要差异

（一）钻孔布置与开孔位置不同

顺层钻孔一般在煤层巷道两帮、迎头布置，开孔点位于煤层内，钻孔沿煤层走向或倾向延伸，开孔角度与煤层倾角保持一致。施工前只需确定煤层方位、倾角，即可确定开孔参数。

穿层钻孔通常在岩石巷道、底板巷道、顶板巷道内施工，开孔点位于岩层中，钻孔以一定仰角或俯角穿过岩层进入煤层，终孔点落在目标煤层内。开孔位置、角度、深度必须严格按照设计参数施工，确保准确穿透岩层进入预定层位。

（二）钻进轨迹与控制要求不同

顺层钻孔沿煤层钻进，轨迹相对简单，主要控制方位角、倾角、孔深，保证钻孔在煤层内部延伸，避免顶穿或钻底板。煤层松软、破碎时，易出现塌孔、夹钻，需加强护孔。

穿层钻孔需要先穿岩层、再进煤层，钻进过程中要应对软硬地层交替，轨迹控制难度更高。必须严格监测倾角、方位变化，防止偏孔导致无法进入目标煤层，岩层段易出现掉块、漏风、漏水，对钻进稳定性要求更高。

（三）钻进难度与支护方式不同

顺层钻孔全程在煤层中施工，钻进速度快、阻力小，但煤层强度低，易出现塌孔、堵孔、喷孔，尤其是高瓦斯、松软突出煤层，需采取防喷、防塌孔措施，常用套管、封孔剂维护孔壁。

穿层钻孔在岩层段钻进条件较好，孔壁稳定，不易塌孔，但岩石钻进效率低、钻具磨损大。进入煤层后同样面临瓦斯涌出、塌孔问题，封孔段更长，封孔质量要求更高，防止漏气、漏水影响抽采效果。

（四）封孔工艺与抽采效果不同

顺层钻孔孔段整体在煤层内，裂隙发育，封孔重点是封堵孔口周边裂隙，封孔长度一般满足设计要求即可，重点保证气密性。抽采路径短、阻力小，单孔流量相对稳定，更适合煤层瓦斯直接抽采。

穿层钻孔穿过岩层与煤层界面，层间裂隙、孔隙发育，封孔长度要求更长，必须确保岩层段与煤层段界面密封严实，避免岩层空气或水进入钻孔稀释瓦斯。抽采覆盖范围大，区域治理效果更均匀。

（五）施工安全风险不同

顺层钻孔直接在煤层施工，瓦斯涌出、喷孔、突出风险更高，必须边钻边监测瓦斯，严格执行防突措施，控制钻进速度，加强通风与瓦斯抽采。

穿层钻孔从岩层开孔，远离突出危险煤层施工，施工安全性更高，突出风险小，可在区域治理阶段提前施工，不与采掘作业高度争时争场。

三、适用场景与选型原则

（一）优先选用顺层钻孔的情况

煤层倾角稳定、厚度适中、煤层较完整，具备沿煤层钻孔条件。

采掘工作面已揭煤，需要本煤层快速瓦斯抽采、卸压。

施工空间有限，无底板或顶板岩巷可利用。

要求施工速度快、周期短，单孔成本低。

用于工作面浅孔抽采、松动爆破、注水降尘等辅助工程。

（二）优先选用穿层钻孔的情况

属于突出矿井、突出危险区，需实施区域瓦斯治理。

煤层松软、破碎，顺层钻孔易塌孔、成孔困难。

煤层倾角大、结构复杂，顺层钻孔轨迹难以控制。

具备底板岩巷、顶板岩巷等施工条件，可实现区域超前治理。

需要同时实现探构造、探水、预抽瓦斯等多重目的。

采掘接替条件允许，提前进行大面积区域瓦斯治理。

（三）综合选型核心原则

突出危险区域优先采用穿层钻孔区域预抽，消除突出危险后再配合顺层钻孔补充治理。

条件允许时，采用穿层+顺层组合方式，兼顾区域治理与局部强化。

以瓦斯地质条件为基础，以巷道布置为前提，以安全、成孔率、抽采效果为核心指标。

严格按照矿井设计、作业规程及专项措施确定钻孔类型与施工参数，不随意更改。

四、施工通用安全要求

无论顺层还是穿层钻孔，施工前必须检查钻机稳固、风水管路、瓦斯监测、通风系统等条件。钻进过程中连续监测瓦斯浓度，出现喷孔、卡钻、瓦斯超限等情况，立即停钻处理。严格执行钻孔验收制度，确保孔深、角度、封孔质量达标，保证瓦斯治理效果可靠。

顺层钻孔与穿层钻孔没有绝对优劣，只有适配性差异。现场必须结合煤层条件、巷道布置、治理目标与安全要求，科学选择、规范施工，才能实现高效、安全、稳定的瓦斯治理效果。

来源：煤量子