顺煤层超长孔定向钻进关键装备及应用效果分析

针对超长工作面瓦斯区域超前治理需要,分析了施工顺煤层超长定向钻孔对关键钻进装备的技术要求,总结对比了国内外几款典型的顺煤层超长孔定向钻进关键装备性能特点。结合保德煤矿超长工作面生产需要,优选钻进装备在保德煤矿二盘区开展了工程实践,完成了3个孔径120mm、孔深2000m以上的顺煤层超长定向钻孔,其中最大孔深达到2570m,创造了煤矿井下顺煤层定向钻孔深度的新纪录。结合钻进工艺参数及测量数据,分析了关键装备的应用效果和局限性,对进一步提高顺煤层超长定向钻孔装备能力进行了展望。     

煤矿井下定向深孔复合钻进减阻规律研究

复合钻进对于提高综合钻进效率、提高系统钻进能力、改善孔内环境以及实现钻孔轨迹精确控制均有积极意义;尤其是对于定向深孔,复合钻进能够起到很好的减阻作用。分析了复合钻进时钻柱运动状态,提出了转滑比概念;运用动力学有限元分析方法研究了转速、给进速度对摩阻的影响,得出了转滑比与减阻效率的影响关系。通过现场试验验证了模拟分析结果,并总结出了适用于硬岩定向钻进的复合减阻钻进工艺。     

顺煤层随钻测量定向钻进技术在金泰煤矿的应用研究

针对金泰煤矿待掘区域普通钻孔瓦斯治理存在的钻孔深度浅、轨迹不可控和抽采效率低等问题,基于煤矿井下随钻测量定向钻进技术,集成了有线随钻测量技术、双动力复合钻进技术和缓升倾角探顶技术等关键技术,配套了定向钻机、液动螺杆马达、随钻测量装置、中心通缆钻杆和定向钻头等装备,提出了顺煤层随钻测量定向钻进技术。在金泰煤矿10605运输顺槽开展了现场试验,共施工9个顺煤层定向钻孔,最大进尺232 m/d,最大孔深552 m;单孔抽采瓦斯浓度最高可达96%,单孔抽采瓦斯纯量最大可达0.66 m³/min,分别为普通钻孔6倍和20倍;主管路瓦斯抽采浓度提高到50%以上,抽采纯量提高到4 m³/min以上。应用顺煤层随钻测量定向钻进技术显著提高了本煤层瓦斯抽采效果,达到了超前掩护巷道掘进的目的,可为矿井瓦斯治理提供一种新的技术途径。     

煤矿井下碎软煤层定向钻进技术及应用

基于气动螺杆马达定向钻进技术及装备,根据青龙煤矿实际情况,对21601工作面钻场钻孔布置方案进行了设计,探讨了顺层定向长钻孔施工特点,现场试验结果表明,定向钻孔深度300 m以上的超过75%,最大深度达406 m,瓦斯抽采纯量是常规钻孔的10倍以上。收集整理了2014—2018年钻孔工程量、瓦斯抽采量、抽采率、瓦斯治理井巷工程量、甲烷超限次数、回采煤量、瓦斯利用量和瓦斯发电量等相关数据,利用软件Excel绘制参数变量随时间变化的柱状图,对比分析了常规钻孔和定向钻孔的瓦斯抽采效果,结果表明,定向钻孔抽采效率远优于常规钻孔,更能满足煤矿井下的实际需求。     

长平煤矿顺层钻孔钻进工艺改进及应用

在高瓦斯松软煤层施工顺层钻孔时常因喷孔、卡钻等现象影响钻进,基于钻穴理论分析了不同钻进工艺的排渣原理,并在长平煤矿应用双动力刻槽钻杆匹配风力排渣的钻进工艺,施工顺层钻孔可显著提高成孔率和钻进效率。     

煤矿井下硬岩定向钻进PDC钻头选型及试验分析

为了提高煤矿井下硬岩定向钻进的效率,在分析硬岩定向钻进PDC钻头的结构要求的基础上,选择了3种不同类型的PDC钻头进行煤矿井下硬岩定向钻进试验。试验结果表明,平底型PDC钻头不适用于定向钻进硬岩,而三翼抛物线型钻头和四翼平角型钻头在定向钻进硬岩时,表现出长寿命、高效率等特点,适合于定向钻进硬岩地层,大大提高了煤矿井下定向钻进硬岩地层的效率。     

煤层底板灰岩多分支水平注浆井钻进摩扭分析及控制措施研究

以赵固一矿区域内多个煤层底板灰岩层的多分支水平注浆井实钻为研究对象,进行了多分支水平注浆井产生摩扭的因素分析,以及降低摩扭控制措施及效果研究,有效地降低了磨阻与扭矩。为赵固一矿区域后续煤层底板灰岩层多分支水平注浆井钻进过程摩扭控制提供了一定借鉴意义。     

坚硬厚层顶板综放工作面矿压显现影响因素分析

针对不同因素对坚硬厚层顶板综放工作面矿压显现的影响规律,在采用理论分析对综放工作面来压机理进行分析的基础上,以兖州矿区坚硬顶板地质条件为研究背景,采用数值模拟的研究方法,对深井综放工作面开采过程中,不同煤层埋深、不同工作面长度、工作面不同推进距离对工作面矿压显现的影响规律进行模拟分析。得出以下结论:工作面煤壁超前最大支撑压力及其影响范围均随煤层埋深增加而增加,随工作面长度增加最大支撑压力呈幂函数增加,影响范围以200 m为界呈线性增加,随工作面推进距离的逐步增加最大支撑压力呈线性增加,工作面初次垮落在工作面推进至25 m时,超前支撑应力影响范围为22.5 m。     

软硬互层顺层岩质边坡稳定性影响因素及失稳机理研究

软硬互层顺层岩质边坡的稳定性受多种因素影响,并且失稳机理十分复杂,难以进行针对性的防治。针对软硬互层顺层岩质边坡稳定性的影响因素,通过FLAC3D进行数值模拟,从岩层倾角、软硬岩层厚度比和岩性组合进行了研究。计算结果表明:随着岩层倾角的增大,顺层边坡从整体呈推移式破坏转向沿软硬岩接触面分层滑动;软岩和硬岩厚度的增加均会导致边坡稳定性下降,但是硬岩厚度大时,边坡主要沿软岩夹层滑动;黏聚力对边坡稳定性的影响要比内摩擦角大。     

东北冻土区天然气水合物科学钻探试验及钻进效率影响因素分析

东北冻土区天然气水合物钻探试验MK-2井中,采用了天然气水合物取心技术,同时还装备了钻井参数监控系统.利用钻井参数监控系统采集到的钻井深度、钻压、钻速、转速、回转扭矩、流量、泥浆循环泵压力等数据,结合地层情况,对影响钻进效率的因素进行了分析.分析表明:①在破碎带、碳质板岩和糜棱岩的地层中钻进效率低,在砂岩、砂质泥板岩、泥板岩和板岩的钻进效率较高;②得到了在不同地层中的最优钻压;③ MK-2井钻探试验使用的技术、设备和试验结果对于以后的天然气水合物钻探具有一定的借鉴意义.     

定向钻进技术在张集煤矿探放水中的应用

张集煤矿利用-700 m水平大巷穿层定向放水技术解决复杂地质条件下探放水技术难题。采用先进的设备和技术措施对钻孔倾角和方位进行控制,成功地放出了张集煤矿7308老塘水,消除了水害隐患。     

硬岩定向钻进螺杆钻具性能分析及应用

螺杆钻具是煤矿井下定向钻进的主要孔内动力钻具。针对在硬质岩层定向钻进中的工艺匹配和工艺参数优化问题,以某型螺杆钻具为例,分析了螺杆钻具的理论特性和测试工作特性。从硬岩钻进的特点出发,讨论了岩石荷载与钻速的关系,给出了螺杆钻具在硬岩中钻进的工艺参数设计方法。通过在淮南某矿的应用,阐明了工艺参数优化的过程,总结出了螺杆钻具在实际工作状态下给进力和压降的关系。     

煤矿井下定向钻进测量探管

通过对定向钻进系统中的关键部件-测量探管的硬件组成及测量原理的分析,介绍测量探管在随钻测量系统中的工作原理,说明了测量探管在定向钻进技术中所起的重要作用。     

煤矿井下梳状定向孔钻进技术与装备

为解决松软煤层瓦斯抽采孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题,利用梳状定向孔钻进技术在松软煤层稳定的顶底板岩层施工长距离主孔,再从主孔开梳状分支孔进入目标层位,实现对松软煤层瓦斯远距离与区域抽采。根据梳状孔在松软煤层施工特点,研制了梳状孔施工所需钻探设备,研究出不同梳状孔类型的施工工艺。梳状定向钻技术在朱仙庄和九里山煤矿应用效果表明：该技术满足孔深大于500 m施工要求,可实现软煤中本煤层和采空区卸压瓦斯治理,在采空区卸压瓦斯治理中单孔最高日抽采瓦斯纯量4 224.3 m3,为松软煤层瓦斯治理提供了新的技术途径。     

钻井技术在张集矿的探索与应用

该研究课题系统、全面地分析了钻井施工工艺特点,通过对张集矿风井区进风井、回风井钻井施工技术参数和特殊地层钻进施工控制的研究和探索,确定了张集矿钻井地层的施工控制参数,并根据施工过程中出现的问题,提出了钻井施工工艺技术创新的要求和发展方向。     

煤矿井下定向钻进新技术

通过调查煤矿井下现有定向钻进的技术现状以及石油钻井领域的一些新技术,论述了煤矿井下定向钻进的新技术和发展趋势,包括测量钻头位置的随钻测量系统、提供钻头动力的孔底马达以及全新的旋转导向钻进系统等先进技术。其中,随钻测量系统的关键技术是在保证钻杆强度的前提下钻杆本体的密封以及钻杆内永久电缆联接处的密封;孔底马达重点要解决定子和轴承的寿命问题。随钻测量系统与孔底马达在国内煤矿已有初步应用,但仍需发展完善;旋转导向系统在煤矿井下的应用将是一个主要的发展方向。     

高应力区硬煤层巷道钻煤粉卸压技术分析

针对高应力区硬煤层巷道,由于难以注水,采用传统煤体爆破和大直径钻孔卸压方式往往不能将冲击危险降低到可接受水平。通过现场试验,提出了一种钻煤粉卸压技术,其特点是采用小直径、小孔间距的钻孔钻出大量煤粉,其原理类似于使煤层巷道围岩产生大变形,变"硬"煤为"软"煤,其效果使高应力区煤体得以有效卸压,降低和解除冲击危险,保证工作面安全生产。     

矿井瓦斯治理钻探效率影响因素分析

矿井瓦斯灾害日益严重,钻探工作在瓦斯治理中起着非常重要的作用。如何减少钻探施工影响因素,不断提高钻探效率,确保矿井抽、掘、采平衡,实现矿井安全高效开采是研究的重要内容,针对目前钻探现状,系统分析了影响因素,为瓦斯治理钻探工作提供参考。