煤矿井下1800m水平定向钻进技术与装备

针对现有煤矿井下定向钻进技术与装备存在的技术问题,提出采用ZDY12000LD大功率定向钻机、泥浆脉冲无线随钻测量系统、配套钻具及复合定向钻进工艺进行煤矿井下定向钻进。结合现场试验,完成了主孔深度1 881 m的定向长钻孔,验证了ZDY12000LD钻机功率大、钻进及事故处理能力强的特点。同时,无线随钻测量系统测量精度高;配套复合定向钻进技术形成的钻孔孔壁光滑,沉渣少,钻孔曲率小,钻进效率高。说明上述钻进技术与装备可满足水平定向长深钻孔等的施工要求。     

我国定向长钻孔技术和设备应用现状分析与建议

本文介绍了国内外定向长钻孔钻进设备在我国煤矿区煤层气抽采过程中的应用情况，研究分析了国外钻机在我国煤层地质条件下应用过程中遇到的问题，通过对比国内外定向长钻孔技术与设备，并结合我国地质条件和煤层条件，提出了相关建议。     

大直径大功率定向钻机的研制

目前瓦斯抽采钻孔工艺向大直径、长钻孔、定向钻孔施工发展。针对现有定向钻孔技术及装备形成的钻孔直径较小、需进行二次扩孔、施工工艺与配套钻具复杂,基于大直径长钻孔定向施工工艺的发展,研制了一种适合大中型矿井进行大直径长钻孔施工的定向钻孔装备,其单位质量输出功率大、成孔能力强、结构紧凑,适合大中型煤矿的大直径长钻孔瓦斯抽采钻孔施工。     

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。     

中硬煤层瓦斯抽采定向长钻孔高效钻进工艺

钻孔抽采瓦斯是治理瓦斯最直接有效的手段。根据煤矿井下本煤层定向钻进技术原理,提出一种适用于中硬煤层定向长钻孔的高效钻进工艺,该工艺是将复合钻进技术与煤矿井下定向钻进技术相结合实现定向长钻孔高效钻进的一种钻进方法。通过现场试验证明,该方法能使钻孔孔壁平滑,防止憋泵、卡钻,减少事故处理时间,提高钻孔成功率和钻进效率。经分析,使用该技术后,与常规定向钻进相比,平均机械钻速提高了26.8%,该技术为今后煤矿井下定向钻进技术的推广提供了新思路。     

定向钻进技术在松软煤层瓦斯抽放中的应用

为了提高松软煤层瓦斯抽采钻孔深度、增大钻孔煤层进尺,利用定向钻进技术钻孔轨迹可控的优势,通过优化定向钻孔布置形式和采用定向钻进用冲洗液,试验钻孔深度超过700 m,煤中连续进尺超过400 m,在一定程度上提高了松软煤层瓦斯抽采钻孔深度和煤中进尺,也使得定向钻进技术在松软煤层瓦斯抽采钻孔施工中具有更好的应用与推广价值。     

煤矿井下瓦斯定向抽采钻孔技术研究

钻孔抽采煤矿井下瓦斯,是我国煤矿业高效治理、预防瓦斯灾害的重要措施。为深入探讨井下瓦斯定向抽采钻孔技术在提高煤矿安全性中的关键作用,笔者以概述井下瓦斯预抽技术为出发点,分析了扇形布孔、倾向布孔、常规钻孔布孔的具体内容,并在此基础上,全面介绍了井下瓦斯定向抽采钻孔技术,诸如顺层瓦斯钻孔布置技术、井下瓦斯穿层抽采技术与井下瓦斯钻孔施工技术,以及定向钻进系统的主要内容。     

利用活动式偏心楔施工人工弯曲定向钻孔技术

通过工程实例 ,详细介绍了活动式偏心楔的结构、制作技术以及人工弯曲定向钻孔施工工艺。利用弯钻杆在倾斜钻孔中其弯曲方向始终指向钻孔倾斜方向的原理 ,对活动式偏心楔进行间接定向 ,为今后施工人工弯曲定向钻孔提供理论指导和实践经验     

煤矿井下大直径定向钻进技术在水力压裂中的应用

为了解决碎软、低透气性煤层水力压裂非定向顺层钻孔成孔率低、成孔后易塌孔导致钻孔堵塞和非定向穿层钻孔有效孔段短的问题，提出了将煤矿井下底板穿层梳状定向钻进技术与水力射流冲孔技术相结合的增透方案，形成一套适应煤矿井下水力压裂的大直径定向钻进技术。现场应用结果表明：该技术既解决了成孔率低和成孔后塌孔导致的钻孔堵塞的问题，又解决了钻孔有效距离短、压裂后影响范围小造成的瓦斯抽采效果差问题|抽采最大浓度平均为5.22%，抽采流量平均为4.60m3/min，日均瓦斯抽采量平均值334.81m3/d，与普通穿层钻孔抽采数据对比，压裂增透后钻孔瓦斯抽采流量提高约5.23倍。对该矿区碎软煤层条件下的瓦斯强化抽采具有较强的指导意义。     

煤层顶板硬岩大直径定向钻孔施工关键技术

根据顶板高位定向钻孔快速钻进成孔与工作面卸压瓦斯高效抽采治理需要，针对现有螺杆马达定向钻进技术与分级扩孔方法存在的问题，开展了顶板硬岩定向钻进与大直径扩孔钻进关键技术研究，开发了冲击回转定向钻进技术、扭冲回转定向钻进技术、扭冲旋转扩孔技术以及双级双速扩孔技术等钻孔提速新技术，研制了冲击螺杆马达、矿用小直径扭力冲击器、双级双速螺杆马达、组合式扩孔钻头等配套钻具。综合试验结果表明，硬岩定向钻孔平均机械钻进效率达到8.34 m/h，最高达到13.6 m/h，较常规螺杆马达定向钻进技术提升20%~30%；硬岩大直径扩孔终孔直径达到200 mm，机械钻进效率平均达到5.6 m/h以上，最高达到10.5 m/h。该技术提升了顶板硬岩定向钻进效率与大直径扩孔钻进效率，缩短了顶板高位定向钻孔的综合施工周期，为大直径高位定向长钻孔快速成孔与高效抽采治理回采工作面卸压瓦斯提供了可靠的技术手段。     

基于定向拦截钻孔的工作面瓦斯治理技术

以寺河矿5310工作面为研究对象,在定向长钻孔施工技术的基础上,结合现场实验研究方法,对比分析了普通拦截钻孔与定向长钻孔拦截的优缺点,并针对定向拦截长钻孔的设计施工、瓦斯流场、钻孔瓦斯参数、区域抽采达标时间、风排瓦斯浓度进行分析。实践表明,定向拦截钻孔提高了瓦斯治理效果。     

定向钻进技术在断层发育矿井瓦斯抽采中的应用

定向钻进技术以其轨迹可控、成孔较深的优势，逐步被应用于复杂地质条件的煤矿井下瓦斯抽采。针对化乐矿断层松软破碎、层序紊乱、成孔性差的问题，介绍了定向钻进技术原理与装备，从钻孔角度分析了煤矿瓦斯抽采制约因素，总结出注浆加固与定向钻进结合的成孔方法，形成了滑动定向钻进工艺避开断层破碎带的实践经验。现场施工8组钻孔，其中孔深300 m以上定向长钻孔4组，累计抽采瓦斯375 840 m³，抽采率达到77%，单孔抽采初始浓度70%～85%，流量0.1～0.5 m³/min，有效解决了掘进工作面瓦斯超限问题。     

煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展

煤矿井下定向钻进技术作为一项工程领域的新技术,已经广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采、防治水、地质勘探和精确工程钻孔施工等领域。经过在国内30多个矿区推广应用,煤矿井下定向钻进技术和装备逐渐完善并取得新进展,形成了ZDY12000LD型大功率定向钻机、无线随钻测量系统、地质导向钻进装置及复合定向钻进工艺。结合现场试验完成了主孔深度1881 m的煤层定向长钻孔和1026 m岩层定向长钻孔,充分说明了ZDY12000LD型钻机功率大、钻进及事故处理能力强,无线随钻测量系统测量精度高,配套复合定向钻进技术形成的钻孔孔壁光滑、沉渣少、钻孔曲率小,钻进效率高。     

煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展

煤矿井下定向钻进技术作为一项工程领域的新技术,已经广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采、防治水、地质勘探和精确工程钻孔施工等领域。经过在国内30多个矿区推广应用,煤矿井下定向钻进技术和装备逐渐完善并取得新进展,形成了ZDY12000LD型大功率定向钻机、无线随钻测量系统、地质导向钻进装置及复合定向钻进工艺。结合现场试验完成了主孔深度1881 m的煤层定向长钻孔和1026 m岩层定向长钻孔,充分说明了ZDY12000LD型钻机功率大、钻进及事故处理能力强,无线随钻测量系统测量精度高,配套复合定向钻进技术形成的钻孔孔壁光滑、沉渣少、钻孔曲率小,钻进效率高。     

新的定向钻孔技术

过去的二十年间，在定向钻井系统方面的显著进步导致了一种技术的成熟。这种技术能够为采煤业提供各种各样的甲烷抽放选择，并有助于在开采前更好地鉴定和了解地质与开采条件。70年代发展的配有单点照相测量系统和钻孔间距稳定器的井下钻孔控制技术已被90年代开发的孔底测量系统所取代，该系统配有钻孔测量仪器、大推力钻孔设备、强力孔底马达和高强度钻机套管。这些系统能够有效地实施水力压裂，以增加煤层气抽放时在煤层透气性差的情况下的井孔连通性，并能够在长壁开采前对顶板整体卸压。本文介绍定向钻井系统的最新发展，并回顾该技术的多种用途，其中包括煤层内煤层气抽放、采空区煤层气抽放、商业性煤层气开采、废弃的井下采区探测、开采前方煤层间断性的鉴别，以及煤、项底板特性的确定和卸压等。总部设在美国的REI公司所属的REI钻孔公司和设在新南威尔士州澳大利亚河谷长壁钻孔分公司采用了定向钻孔技术。这些公司采用这种新姑术每年钻孔米数高达130，000m。     

新安矿底板灰岩水害超前探查治理技术研究与应用

为了解决新安矿采用常规回转钻进方式进行底板灰岩水害超前探查钻孔施工存在轨迹无法有效控制、钻孔深度小、存在治理空白区域的问题，提出了利用大功率定向钻进装备施工定向长钻孔来解决以上问题的技术方案，为了保证超前探查效果，进行了目标层精准定向钻进技术研究，同时，针对灰岩层出水后常规注浆加固方式存在的水泥堵孔问题，研究了孔内局部注浆加固技术。利用成套装备与技术，成功在新安煤矿15150综采工作面下部底板巷施工了2个孔深超过500 m的超前探查长钻孔，探清了该底板岩巷掘进方向前500 m范围底板奥灰含水情况，并在1#孔深280 m处成功实施了孔内局部注浆，注浆压力达到8 MPa，总注浆量达到514 t，在煤矿井下首次实现了孔内局部注浆，并取得了良好的注浆加固效果，为该底板岩巷的安全掘进提供了安全保障。     

千米定向钻进技术的应用现状及问题探讨

千米定向钻进技术能够实现长钻孔定向钻进和对钻孔轨迹的精确控制,可以提高钻孔瓦斯抽采效率,但在实际应用过程中还存在诸多问题。总结了千米定向钻进技术的应用现状及存在的问题,并指出千米钻进技术必须在其技术的适用性、钻进参数和抽采参数匹配的合理性,以及使用的安全、经济效益等方面加强研究,才能充分、高效地发挥其技术优势。     

顺层定向长钻孔抽采工艺及应用

霍尔辛赫井田内构造发育，地质条件较为复杂，普通钻孔施工精准度不足，随着井田开拓区域往深部延伸，采掘工作面瓦斯含量日益增大，同时掘进工作面采取沿顶掘进，煤层厚度大，单排钻孔抽采半径有限，采用传统的“掘进面+耳状钻场”普通钻孔对巷道煤层抽采效果不佳，造成掘进期间工作面瓦斯浓度高。采用定向钻孔抽采工艺，通过实施顺层定向长钻孔预抽煤层瓦斯治理技术，实现了对煤巷掘进范围煤体的均匀控制，消除了瓦斯不均衡涌出隐患。实践表明，顺层长钻孔抽采技术可以有效解决复杂地质条件下厚煤层掘进工作面的瓦斯治理问题，为煤巷安全掘进提供了保障。     

平煤股份十一矿“以孔代巷”定向钻进区域瓦斯治理技术研究及应用

针对平煤股份十一矿瓦斯治理过程中存在的岩石巷道工程量大、瓦斯治理周期长、成本高的问题，以己_16-17-24070工作面为研究对象，以“以孔代巷”定向钻进技术为手段，通过与“底抽巷+常规穿层钻孔”的传统区域预测方案对比，优选出了基于定向钻进技术的“以孔代巷”区域瓦斯治理技术对己_16-17-24070工作面区域突出危险性进行预测。现场工业性应用共施工完成33个定向长钻孔，成功取出干煤样27次，钻孔工程量累计进尺6 423 m，最大瓦斯含量4.91 m³/t，最大瓦斯压力0.43 MPa。采用瓦斯地质精细分析与瓦斯参数相结合的方法，确定己_16-17-24070工作面无突出危险性，达到了以定向钻孔代替底板岩石巷道的目的，经济效益、社会效益、环境效益显著。     

煤矿井下定向钻孔防治瓦斯技术研究进展

定向钻孔防治瓦斯技术针对不同煤层瓦斯赋存条件形成了多种定向钻孔防治瓦斯工艺。针对煤矿井下定向钻孔防治瓦斯技术研究进展进行剖析,系统介绍了目前国内5种形式定向钻孔防治瓦斯技术的原理、作用机理、布孔方式以及最新研究成果,并立足于新要求下瓦斯治理工作对此技术进行展望,提供可行性思路,以期对未来定向钻孔防治瓦斯技术技术革新和思路转变奠定基础。