定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用

针对硫磺沟煤矿工作面常规施工单孔深度不足、有效孔段短、钻进施工效率低、钻孔孔径小等诸多问题,提出采用窄体式ZDY4000LD(C)型履带钻机、第二代随钻测量系统(YHD2-1000(A)型)等附属定向设备进行穿层定向长钻孔成孔技术,以提高钻孔成孔精度、钻孔深度,增大钻孔孔径等参数,减小煤层因受采动影响,导致工作面瓦斯涌出量增大的问题.现场试验施工了4个大直径穿层定向长钻孔,孔深300 m以上钻孔成孔率达到100%,孔深最深399 m,最大钻孔孔径193 mm,钻进总进尺1581 m,平均孔深395.25 m,钻孔抽采效率显著增加.其中3号钻孔最大抽采混合流量8.3 m3/min,最大抽采纯量1.6 m3/min,瓦斯抽采浓度51%,瓦斯抽采效果显著.     

厚煤层顶板定向大直径长钻孔瓦斯抽采技术研究与应用

目前煤层顶板定向钻孔不同程度存在着一次性成孔孔径小、二次扩孔工序繁杂;钻孔层位及配套设备选择不合理,导致钻孔钻进速度慢、塌孔严重、成孔长度短等问题,直接影响瓦斯抽采效果。针对该问题,通过对煤层顶板覆岩岩性、采空区覆岩垮落后裂隙发育规律以及瓦斯运移规律进行综合分析,优化了钻孔层位选择及设计参数;根据岩性、钻孔设计孔径及钻进长度,选配了扭矩23 kN·m的打钻设备。钻孔负角度钻进过程中,采取快速出渣、综合护孔等关键技术,有效提升了钻孔成孔速度。通过工程实践,钻孔钻进效率提升至129 m/d,单孔成孔长度达到1 071 m,实现了直径153 mm定向钻孔一次性成孔并沿走向一次性覆盖整个工作面,实现了大直径长钻孔高效瓦斯抽采。     

随钻测量定向钻进技术在矿井顶板水患治理中的应用研究

西北侏罗系顶板裂隙水害是我国煤矿水害主要类型之一,严重影响了矿井的正常生产,并构成了安全隐患。提出采用随钻测量定向钻进技术施工定向长钻孔进行顶板水探放的治理方案,并对钻进成孔工艺和钻探装备进行了选配。选择红柳煤层3121工作面进行了现场应用,施工的定向长钻孔终孔平均出水量是相邻工作面常规钻孔的2.69倍,相同疏放周期时放水量是常规钻孔的41.5倍,成功对2个顶板含水层进行探放并达到安全开采要求,起到超前长距离区域探放顶板水的效果,同时可节约78%工期。现场应用情况表明,随钻测量定向钻进技术在顶板水害防治中具有广阔的应用前景,可为类似矿井提供参考。     

大直径顶板高位定向钻孔在复杂地层钻进工艺的应用分析

定向长距离大直径钻孔瓦斯抽采技术是治理工作面瓦斯隐患的一项新技术,但在施工大直径顶板高位定向钻孔时,会遇到破碎地层和缩颈泥岩,再加之施工煤层顶板时钻孔返渣较多,经常会遇到塌孔、卡钻事故,影响了大直径顶板高位定向钻孔的瓦斯抽采效果。通过在刘庄煤矿进行试验,研究大直径顶板高位定向钻孔在复杂地层钻进的事故原因,通过采用注浆加固技术稳固孔壁和复合钻进工艺,有效解决了问题。     

顶板高位大直径定向钻孔在顾桥矿南区的应用

为进一步验证顶板高位大直径定向钻孔对复杂地层的适应性及其抽采效果,在淮南矿业集团顾桥矿南区进行了工业性应用试验。针对顾桥矿南区1212（3）工作面顶板局部岩层破碎、负角度延伸、断层发育等复杂情况,采取大角度穿层、扩孔及使用无线随钻测量等工艺技术,顺利完成全部7个孔深500 m以上、孔径153 mm的大直径顶板定向钻孔。试验结果表明,通过采取针对性的工艺方法,顶板高位大直径定向钻孔能在各种复杂地层中顺利钻进,可以进行工业化推广。     

大直径定向钻孔高效成孔钻进技术应用

为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位.针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过程中先导定向钻孔钻进及分级扩孔效率低的问题,将冲击螺杆马达、扭力冲击器与双级双速扩孔钻具分别应用于定向...     

煤矿井下煤层大直径钻孔技术与装备

基于煤矿井下煤层大直径钻孔特点,开发了"先施工先导孔、再扩孔"的大直径钻孔施工工艺技术,以及配套的ZDY12000LD大功率钻机、φ400/127 mm大直径螺旋钻杆和φ450/153mm、φ650/450 mm大直径扩孔钻头等关键装备,有效保证了大直径钻孔的成孔质量。通过现场试验完成了孔径φ650 mm、最大孔深75 m大直径钻孔。     

大直径定向钻孔钻进工艺在寺河矿的应用

本项目针对寺河矿井煤层瓦斯含量较大、抽采效率低下等问题,分析了工作面瓦斯具体分布范围,确定了有效抽采途径,并选取了与大直径定向钻孔工艺技术相配套的各项设备参数,确定了钻孔设计位置及具体施工方法,最后进行了工业试验,结果验证了此项技术可以提高瓦斯抽采的效率,为井下工作面生产安全提供了安全保障.     

顶板定向长钻孔在矿井瓦斯治理中的应用

冀中能源峰峰集团大淑村矿172401采煤工作面位于突出危险区,预计回采期间绝对瓦斯涌出量10 m~3/min,通过在工作面停采线外施工顶板定向长钻孔抽采采空区瓦斯,有效降低了回采期间回风瓦斯浓度,解决了突出煤层回采期间回风瓦斯浓度高,上隅角瓦斯超限的问题。     

混合高效钻进技术在近水平长钻孔中的应用

从钻探工艺角度出发分析了定向钻进和回转钻进的2种钻进工艺的优缺点,同时对回转钻进的偏斜原理和影响因素进行了分析,提出近水平长钻孔轨迹控制施工工艺及实施步骤,运用定向钻进工艺调整钻孔轨迹空间姿态,回转钻进加快钻进效率,引入定向钻进的测量系统对回转段轨迹进行测量,预测回转钻进时的地层偏斜规律,从而指导后续的回转钻进;现场实践表明定向钻进与回转钻进相结合的混合钻进方式,既保证了钻孔轨迹精度,也加快了钻进速度,加深了钻进进尺,效果十分显著。     

复杂地层顶板大直径高位定向钻孔试验

针对煤矿地层条件复杂,常规钻进工作量大、单孔深度不足、难以成孔、瓦斯抽采浓度低等诸多问题,开展了煤矿复杂地层中施工顶板大直径高位定向钻孔试验。以东保卫煤矿施工为依据,根据煤层顶板地质实际情况,在36号煤层顶板施工6个?120 mm大孔径顶板高位定向钻孔,其中孔深>300 m钻孔成孔率达到83.3%,最大孔深510 m。利用顶板大直径高位定向钻孔进行瓦斯抽采,其抽采浓度比原有工作面常规瓦斯钻孔抽采浓度增加66.7%,取得显著瓦斯抽采效果。顶板大直径高位定向钻孔的成功应用,为东保卫煤矿以及相似条件矿区推广应用提供了技术支撑。     

井下大功率定向钻进装备在复杂地层中的应用

为了提高大直径定向钻孔在复杂地层中的施工效率,通过对大阳煤矿3404回采工作面顶板大直径定向钻孔施工的分析,结合垮落带、裂隙带经验公式,给出了确定布孔层位的方法,提出了分层分支孔法设计钻孔的方法。试验结果表明,分层分支孔减少了下向孔段的长度,排渣效果好,钻孔施工效率提高了10%。     

综采工作面顶板大直径走向长钻孔瓦斯抽采技术

针对马堡煤矿8204综采工作面邻近层瓦斯涌出量大,上隅角瓦斯频繁超限的问题,实测分析了8204综采面瓦斯涌出特征,针对性的提出顶板大直径走向长钻孔瓦斯抽采技术。采用FLAC3D数值模拟分析了工作面开采时上覆岩层裂隙演化规律,设计合理的抽采参数。现场应用结果表明:采用顶板大直径走向长钻孔抽采技术能对邻近层瓦斯进行有效拦截,解决上隅角瓦斯浓度超限问题,保障工作面安全高效生产。     

基于大直径顶板高位定向长钻孔的瓦斯抽采关键参数研究

为进一步降低瓦斯抽采风险和成本,提高瓦斯抽采效率,以山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿28210工作面为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场试验相结合的分析方法,探讨了综采工作面采空区覆岩运移特性,在此基础上确立了利用大直径顶板高位定向长钻孔抽采卸压瓦斯的关键性参数.研究结果表明:高位大直径定向钻孔的合理布设位置为顶板...     

大直径定向长钻孔用ф73mm钻杆接头设计及应用

针对煤矿井下大直径定向长钻孔施工时常规钻杆频繁发生断裂及粘扣等问题,分析了钻杆失效原因,通过优选接头材质并借鉴石油管接头的设计经验,开发出双顶结构接头及W-038R螺纹牙型,并利用有限元分析软件、室内试验及现场试验的方式依次对设计开发的W-038R螺纹接头和常规V-040螺纹接头进行对比,结果表明,工况加载条件下W-038R螺纹接头应力分布要明显优于V-040螺纹接头,前者可以满足使用要求,而后者会发生联接失效;室内静扭试验表明,设计的W-038R螺纹接头静扭能力可达22 000 Nm,是V-040螺纹接头1.5倍;现场试验表明,同等施工条件下,W-038R螺纹接头钻杆千米扩孔进尺钻具事故率约为V-040螺纹接头常规外平钻杆的18%。     

大直径顶板定向长钻孔替代高抽岩巷的瓦斯抽采效果分析

为进一步提高采空区裂隙带瓦斯抽采效果以保障工作面回采期间安全,提出了一种大直径顶板定向长钻孔(?203 mm)进行采动区裂隙带瓦斯定向抽采技术,并对其施工工艺、钻孔布置合理层位及抽采效果进行了研究。结果表明,钻孔布置的合理垂直高度45～50 m,钻孔与工作面回风侧的水平间距40 m。与高抽岩巷、普通顶板高位钻孔等常规采动区瓦斯治理方法相比,大直径顶板定向长钻孔的抽采量与高抽岩巷相当,是普通顶板高位孔抽采量的2.04倍;工程量大幅度降低,大直径顶板定向长钻孔既能实现高效率抽采,又达到节约工程量、降低施工成本等效果。大直径顶板定向长钻孔的成功应用为以孔代巷及传统顶板高位孔工艺的改进提供了实践基础和发展方向。     

煤层采动卸压瓦斯抽采顶板裂隙带定向#br# 长钻孔施工技术#br#

贵州某矿存在煤层采动卸压瓦斯抽采与上隅角瓦斯超限的难题,施工常规顶板裂隙钻孔进行瓦斯抽采时,由于顶板岩层裂隙发育多,地质条件复杂,导致钻孔深度浅、成孔率低、钻孔有效段无法准确控制在稳定岩层和裂隙带层位,严重制约影响钻孔施工质量及瓦斯抽采效果。为有效保证钻孔成孔率,提高钻孔有效段长度,准确控制钻孔轨迹,采用近水平定向钻孔施工技术,施工顶板裂隙带定向长钻孔,实现“以孔代巷”,总结出一套适合某矿高位定向钻孔成孔工艺方法和布孔参数。应用结果表明,利用定向钻进技术,钻孔单孔瓦斯抽采浓度达60%,瓦期抽采纯量为1.1 m3/min以上,效果显著,具有很好的推广应用价值。     

混合高效钻进技术在近水平长钻孔中的应用北大核心

从钻探工艺角度出发分析了定向钻进和回转钻进的2种钻进工艺的优缺点,同时对回转钻进的偏斜原理和影响因素进行了分析,提出近水平长钻孔轨迹控制施工工艺及实施步骤,运用定向钻进工艺调整钻孔轨迹空间姿态,回转钻进加快钻进效率,引入定向钻进的测量系统对回转段轨迹进行测量,预测回转钻进时的地层偏斜规律,从而指导后续的回转钻进;现场实践表明定向钻进与回转钻进相结合的混合钻进方式,既保证了钻孔轨迹精度,也加快了钻进速度,加深了钻进进尺,效果十分显著。     

大直径长钻孔瓦斯抽放技术与装备的应用

介绍MK系列大直径、长钻孔瓦斯抽放用钻机、施工工艺及抽放技术的应用,对比分析了大直径、长钻孔、密集小直径钻孔、走向巷道三种抽放方式间的优劣,指出了大直径、长钻孔抽放技术的应用前景。