瓦斯预抽钻孔是瓦斯治理的有效措施,但是在松软煤层钻孔施工困难,采用传统的水力排渣,容易造成钻孔垮塌,中断钻进过程,无法实现钻孔的设计要求,达不到瓦斯抽采的需要。采用压风排渣,若风压大,排出粉尘大,特别是瓦斯严重的区域常发生喷孔,造成瓦斯超限,甚至会诱导突出,同时出现粉尘过大,污染环境,影响工人的健康;若风压小,卡钻、堵孔现象时有发生,并且容易造成卡钻杆、折断等事故,也会造成无法实现钻孔的设计要求。松软煤层钻进问题成为瓦斯防治的关键问题,也是实现瓦斯防治的前提条件。针对松软煤层的特点,以松软煤层钻进过程为研究对象,研究煤层、钻具、排渣动力等要素,提出采用独立负压系统为动力,钻杆内排渣的方式进行打钻,主要目的是在工程上解决松软煤层钻进过程中的喷孔、卡钻、瓦斯超限和煤尘问题,在理论上研究钻屑在钻杆内的运移规律、特性,为负压排渣提供理论基础。运用负压气体输送理论、气固两相流理论、CFD数值模拟、现场试验等手段对负压钻进过程中的风速、压力损失、孔径、输送能力、输送距离等基础参数进行研究。研究发现,钻杆管径的大小对颗粒的输送性能有很大的影响;找到了输送能力与输送压力、固体速度、气体速度、滑移速度、固气比、空隙率等流动参数之间的关系,回归出关系式。考察了输送能力与是输送距离、钻杆倾角之间的关系。在对流动特性理论分析的基础上,得出了影响浓相气力输送阻力特性的各因素,同时探讨了浓相气力输送的机理。得出了精度较高的水平、垂直管道的阻力特性公式,得出了考虑钻杆旋转情况的阻力公式。研制了负压钻进系统、专用钻头和专用钻杆、集尘箱。利用研制的新型钻进系统,钻进时能够实现煤尘、瓦斯在封闭的系统内运移,实现无尘无瓦斯钻进。针对试验矿井施工地点煤层地质条件和钻孔施工工艺参数,制定了操作工艺和规范。应用研究结论为指导而研发的设备,经过现场应用,取得较好的效果,有效的解决了松软煤层钻进过程中出现的问题,实现了研究的目的,为松软煤层钻进提供了一项新的方法和设备。