新型高压水扩孔钻具的研制及其应用

针对传统水力扩孔存在的问题,研制了旋转水尾及扩孔钻头,利用钻机带动钻杆进行高压水扩孔。试验表明该套扩孔钻具适用于不同角度钻孔,扩孔排渣顺畅,扩孔后钻孔直径增大了3～9倍,显著提高了煤孔卸压、抽排瓦斯效果,具有重要的推广应用价值。     

穿层钻孔高压水力扩孔防治瓦斯超限技术研究与应用

针对在低透、破碎且松软煤层中水力扩孔作业瓦斯超限的问题,开展穿层钻孔高压水力扩孔防治瓦斯超限技术的研究与应用。现场试验表明,水力扩孔作业超限瓦斯主要来源于赋存变化导致的瓦斯大量释放、钻孔堵塞集聚的瓦斯突然释放等,通过调节区域供风量、改进施工工艺、控制出渣速率、采用防喷孔装置等方法,能有效控制水力扩孔期间的瓦斯超限频率及幅度。     

麻花钻施工抽采钻孔防喷孔装置的改进及效果分析

针对高瓦斯矿井松软煤层中钻孔施工时,发生钻孔喷孔,导致瓦斯超限的问题,对原防喷孔装置进行了改进。解决了原防喷孔装置存在的麻花钻杆与钢制套管内壁接触摩擦产生火花、负压带抽时煤渣易吸入抽采系统等问题。经过在古城煤矿现场试验证明,使用该装置后,钻孔平均成孔深度提高了14%,钻孔平均施工时间减少了28%,平均钻场回风流最高瓦斯浓度降低了56%,平均巷道回风流最高瓦斯浓度降低了55%。     

碎软煤层钻进钻杆槽体结构优化与工程应用

高瓦斯碎软煤层具有煤体强度低、瓦斯含量高等特征,钻进过程中钻孔变形量大、易失稳破坏形成塌孔,导致钻孔深度浅、钻进效率低,进而影响了瓦斯抽采效率。为了提升刻槽钻杆在碎软煤层的应用效果,考虑螺旋槽体头数、螺距、槽深与槽宽等关键参数,采用EDEM与Fluent气固相间耦合的数值计算方法,构建刻槽钻杆钻进排渣模型,对比分析了刻槽钻杆的结构参数对排渣性能的影响。结果表明,增加螺旋槽体的头数,有利于增大排渣空间,提升钻杆的排渣效果;对于Ф50 mm的小直径刻槽钻杆,钻杆表面螺旋槽体设计为三头结构,相比单头和双头槽体,其排渣性能有明显提升;三螺旋刻槽钻杆螺距设计为252 mm、槽深为2.5 mm、槽宽为16 mm时,钻杆的排渣效果最优。通过现场工业性试验,钻进效果与煤矿使用的圆钻杆进行对比,三螺旋刻槽钻杆钻进深度提高11.5%,钻进效率提高35.4%,成孔率达到100%,在钻孔施工的过程中断钻、卡钻等打钻事故均未发生。     

四棱钻杆在松软煤层瓦斯钻孔施工中的应用

本文针对松软煤层瓦斯钻孔施工面临的难题,针对软煤钻孔孔壁失稳分析,结合三棱钻杆和刻槽钻杆优势,设计研发了一种新型四棱钻杆。通过现场工业试验,四棱钻杆相对其他常用钻杆,在正常钻进和造穴单位时间内的排渣量效率有明显提升,且极大降低了钻孔偏移度,保证了钻孔成孔精度,为解决松软煤层瓦斯钻孔成孔难题提供了一种新型钻杆设备。     

煤矿井下双级双速扩孔技术研究与应用

针对顶板高位大直径定向钻孔分级扩孔综合效率低、钻具安全性差等问题,开发了双级双速扩孔方法,研制了双级双速扩孔钻具,包括直螺杆马达、一级钻头与二级钻头。运用等碎岩比功理论开展双级双速扩孔分级研究,确定了一级钻头与二级钻头切削分界面直径为157 mm,一级钻头外径为165～172 mm。分别从壳体、马达动力总成、万向轴总成、传动轴总成与连接模块等方面开展设计研究,研制了φ105 mm双级双速螺杆马达。采用参数化设计方法,配套研制了多种规格的一级钻头与二级钻头。现场试验结果表明,双级双速扩孔技术可将高位定向钻孔直径由120 mm一次增扩至200 mm,综合钻进效率得到提高,钻孔瓦斯抽采效果良好,为工作面采动卸压瓦斯高效抽采定向长钻孔快速成孔提供了新方法。     

突出煤层钻孔施工防瓦斯超限技术及装备

针对穿层钻孔施工(水力冲孔)期间瓦斯喷孔的问题,分析确定了水力冲孔作业期间容易引起作业空间瓦斯超限的因素,从解决孔口-防喷装置、钻杆-防喷装置、集气箱排渣处、钻杆水尾等关键地点的密封问题入手,研发了孔口防喷装置,并通过分源抽采自动控制解决抽采能力的合理匹配;防喷装置创新性的采用皮垫-毛刷综合密封,起到了良好密封效果;配套设计了瓦斯缓冲装置,能够起到缓冲、储存瓦斯的作用,有效降低防喷装置内瓦斯冲击压力;同时,根据现场反馈情况从尺寸、材料等方面进行不断优化,提高防喷装置的轻便性及耐用性,形成了完善的穿层钻孔施工(水力冲孔)防超限技术及系列化装备。     

瓦斯抽采钻孔施工防喷用孔口装置

突出煤层瓦斯抽钻孔施工过程中易发生喷孔现象,一旦喷孔,常常造成打钻巷道风流瓦斯浓度超限,甚至出现喷出煤粉伤人事件。防喷装置是现场防治喷孔事故的主要装备,其中孔口装置是实现防喷的关键部件;提出一种2道毛刷结构的孔口多通防喷装置,通过对喷孔发生时其内部压力场、粉尘运移特性和瓦斯浓度场的分析,结合装置各出口的气体流量特征,探讨了装置的应用效果。结果表明,对于瓦斯压力小于2 MPa的煤层,该装置具有较好的防喷效果。     

浅谈抽放钻孔施工期间钻孔喷孔治理技术

在高瓦斯矿井抽放钻孔施工过程中经常会出现瓦斯喷孔现象,为了杜绝瓦斯喷孔导致巷道瓦斯超限,在打钻防喷孔装置的排渣口及钻杆连接水便处安装尾抽,实现双重负压保证;同时对钻杆穿过孔口四通位置进行封闭,实现了孔口全封闭,使钻孔涌出的瓦斯通过负压进入主系统,不涌入巷道,实现瓦斯"0"超限。通过在胡底煤业的现场应用,得出瓦斯喷孔次数明显减少,半年内未发现瓦斯超限。可见,抽放钻孔孔口装置改造后,有效减少了瓦斯喷孔次数,防止了瓦斯超限。     

瓦斯抽采钻孔喷孔防护装置的研制与应用

针对松软且地应力较高的突出煤层中钻孔施工时,易发生钻孔喷孔,导致瓦斯超限和煤粉突出的问题,设计了一种钻孔喷孔防护装置。该装置由钻孔封孔装置、连接装置、气水分离器3部分组成,将喷出的高浓瓦斯直接抽入矿井瓦斯抽放管中,水和煤渣进入收集系统,实现气（瓦斯）、水（打钻水）、渣（煤矸渣）的有效分离。经过松藻煤矿现场试验证明,使用该装置后,平均穿煤时间增加79.1%,平均穿煤深度增加114.7%,钻场瓦斯体积分数0.15%～0.25%,远低于1%的瓦斯允许浓度。     

穿层抽放钻孔防喷装置研究与应用

为解决因煤层瓦斯压力大、瓦斯含量高,施工穿层钻孔过程中易喷孔造成钻场瓦斯浓度超限和水煤伤人的问题,根据穿层钻孔喷孔特性,研制了防喷装置。采用该防喷孔装置,杜绝了打钻过程中瓦斯超限的现象,有效地保证了穿层抽放钻孔施工的安全。     

单一松软突出煤层瓦斯治理实践

针对单一松软突出煤层瓦斯治理钻孔抽采难的问题,梁北煤矿通过选择大功率钻机和三棱钻杆,提高抽采钻孔的钻进深度和成孔率,有效消除了工作面中部的预抽"空白区";通过采用"双子孔"防喷技术,解决了水力扩孔时易喷孔的问题;通过改进抽采钻孔封孔工艺,提高封孔质量,提高了单孔抽采量和瓦斯抽采浓度。采用新装备和新工艺后,实现了抽采达标,有效消除了瓦斯突出危险性并解决了瓦斯超限问题。     

瓦斯抽放钻孔涌水综合治理技术实践

针对高河矿W4307回风顺槽132-1#瓦斯抽放钻孔在施工过程中出水的问题,分析出水原因,在不起拔钻孔钻杆的情况下,对瓦斯抽放钻孔进行扩孔、安装套管、注浆固管及安装阀门控制放水,保证了孔口管的固结效果。试验表明:在放水过程中钻孔没有出现破坏,孔口管壁没有出现渗水和涌水现象,瓦斯抽放钻孔涌水治理效果良好。     

大容量高强度瓦斯防喷装置的应用

针对梁北矿穿层钻孔施工和水力扩孔施工过程中的瓦斯喷孔问题,参考其他矿井的防喷装置,根据该矿瓦斯喷孔强度大、喷孔时机不可控等实际条件对防喷装置进行了改进,制成了大容量高强度瓦斯防喷装置系统。解决了穿层钻孔施工和水力扩孔施工期间瓦斯突喷及喷孔量大,导致瓦斯超限难控制等系列问题,有效地改进了井下作业环境,增加了安全系数。总结了该防喷装置的优缺点,提出了需进一步改进的地方。     

深部矿井石门揭煤高压水射流扩孔防突技术

针对大兴煤矿深部高地应力及高瓦斯压力复杂条件石门揭煤,采用高压旋转动密封水尾及三翼扩孔钻头,利用钻机带动钻杆进而使扩孔钻头旋转进行高压水射流扩孔强化卸压抽排瓦斯。该技术及装备能适用于不同角度钻孔,扩孔排渣顺畅,能显著提高煤孔卸压、抽排瓦斯效果,具有重要的推广应用价值。     

新型高压旋转水射流扩孔钻具的研制及应用

为了有效预防煤与瓦斯突出,根据掘进工作面主要防突措施的优缺点、防治煤与瓦斯突出的技术原理及水力化局部防突措施的机理,研制了回转式高压旋转接头及扩孔喷头,利用钻机带动钻杆进行高压水扩孔。结果表明:新型高压旋转水射流扩孔钻具可以有效提高煤体的力学强度,降低煤体应力集中,提高低透气性煤层的瓦斯抽放效果,促进瓦斯的释放,增强防止煤和瓦斯突出的能力。     

千米钻孔打钻防喷孔装置在双柳煤矿瓦斯抽采中的应用

在突出矿井施工钻孔经常会遇到瓦斯喷孔现象,瓦斯喷孔是突出矿井钻孔施工过程中经常发生的一种瓦斯事故,钻孔施工过程中的喷孔现象不仅仅会造成瓦斯超限,而且会对钻孔施工人员生命安全造成严重威胁,危害矿井安全生产。为减小对突出矿井钻孔喷孔的危害,设计了一种防喷孔装置,该装置主要构成部分包括封孔套管、孔口多通装置、煤气分离装置、防喷抽采管、三通排渣装置等。使用这套装置后,打钻过程中排放的水、气、渣得到有效分离。在双柳煤矿千米钻机采用该防喷孔装置后,由喷孔引发的瓦斯超限事故基本没有再发生,保障了双柳煤矿的安全生产。     

高瓦斯极松软强突出煤层穿层钻孔防喷孔施工工艺研究与应用

针对芦岭煤矿高瓦斯极松软强突出煤层中穿层钻孔施工存在问题,研究了穿层钻孔防喷孔工艺,通过采取"预抽卸压掩护,递进顺次施工"的工序,使用防喷孔装置、配套防喷抽采系统,采取孔内下筛管措施,有效地降低了喷孔强度、降低了喷孔超限发生的概率,杜绝了滞后喷孔现象和喷孔伤人事故的发生,并提高了穿层钻孔抽采效果。     

推广BH-75不提钻换钻头钻具的效果

BH-75不提钻换钻头钻具是成都探矿工艺研究所研制成功并通过部级鉴定的一项新技术。钻具类型属扩孔翼张敛式，钻具分为主、副钻具。可借助打捞钢丝绳从钻杆内将所钻岩心、主、副钻头提出到地面，从而降低辅助时间，提高效率，保证工程质量，降低成本。1987年我局405队、408队在天星堂矿区、柿竹园多金属矿推广使用该技术，钻进4个钻孔完成1605.96m工作量，取得了较好的技术经济效果。     

水力切割增加突出煤层透气性钻孔施工工艺探讨

在对低透气性煤层采取水力切割增透措施过程中,通过改变钻孔及切割施工顺序,降低钻孔喷孔强度40.0%以上,采用气水碴分离装置降低施工现场风流中瓦斯浓度51.1%以上,基本实现了钻场风流中瓦斯浓度不超限,降低了作业时的安全隐患,为推广应用该技术创造了有利的条件。