矿用电磁随钻测量装置及应用

针对有线随钻测量装置的中心通缆钻杆制造成本高、通缆接头易损坏等问题,研制了一种矿用电磁波随钻测量装置。该装置由专用工控机、测量探管、电磁传输探管等部件组成,以钻杆和地层为传输信道,并采用智能电源管理单元延长仪器工作时间。煤矿井下试验结果表明:电磁随钻测量系统工作稳定、测量数据准确、电磁传输可靠,且无需使用中心通缆钻杆,既提高了井下定向钻进的可靠性又显著降低了钻进成本,满足煤矿井下各类定向钻孔的随钻测量要求。     

矿用中心通缆式钻杆关键技术研究

为使矿用中心通缆钻杆能由孔口向孔底输送电力信号的同时,又能建立孔口与孔底设备之间的双向和高速的信息通道,对煤矿中心通缆式钻杆进行了外管设计、内部结构设计以及在中心通缆式钻杆上对于信号传输过程有影响的关键点进行了研究,详细阐述了煤矿用中心通缆式钻杆的设计、热处理、加工制造以及中心通缆式钻杆的密封性和导电性对其性能的重要作用。该煤矿用中心通缆式钻杆的应用为煤矿井下定向长钻孔的钻进提供了技术装备,为煤矿安全高效开采提供保障。     

煤矿井下近水平定向钻进配套钻杆的研制

针对进口定向钻进装备配套钻具在使用过程中出现的问题,结合我国煤矿具体地质赋存特点和定向钻进技术要求,通过对定向钻进配套钻具工作条件分析、材料优选、结构优化和性能检测,确定了中心通缆钻杆的螺纹结构和信号传递装置结构,研制成功了高强度(￠)73 mm中心通缆钻杆及其配套钻具,并制定了钻杆的性能检测标准.现场工业性试验期间,利用(￠)73 mm中心通缆钻杆实现了煤矿井下近水平定向钻进钻孔深度1 212 m,钻进过程中信号传递实时、高效、可靠,可满足煤矿井下随钻测量千米孔深定向钻进的使用要求.     

中心通缆钻杆及其在煤矿井下定向钻进中的应用

针对煤矿井下定向钻技术对钻杆的随钻测量通讯和强度要求,钻杆采用中心通缆方式,可实时传输钻孔随钻测量信号。采用高强度管材、特种螺纹丝扣结构、摩擦焊技术,可提高钻杆抗拉、压、弯、扭强度。并根据现场使用中存在的问题给出了解决方法。大佛寺煤矿随钻测量应用实例说明中心通缆钻杆满足最大孔深1200 m的随钻测量通讯和钻杆强度要求,朱仙庄梳状孔应用实例说明中心通缆钻杆满足最小弯曲半径54 m定向孔施工,哈沙图煤矿定向钻孔应用实例说明中心通缆钻杆满足急倾斜58°煤层定向孔施工。     

通缆钻杆薄壁螺纹胀扣失效分析及改进

通缆钻杆是定向钻进过程中的关键钻具,其力学性能的优劣直接影响定向钻孔的成孔能力。通过分析通缆钻杆的胀扣失效原因,指出了影响胀扣失效的关键因素,以此为依据优化加工方案及关键尺寸的精度控制。通过扭力试验表明,改进后的钻杆承载能力得到了大幅提升,φ73 mm通缆钻杆抗扭强度大于12 kN·m,完全能够满足6000型钻机定向钻孔的需要。     

孔深及通缆钻杆故障检测仪

针对煤矿井下钻孔施工中孔深检测和通缆钻杆故障点检测问题,为了达到快速检测和验证单个钻孔的深度并检测通缆钻杆故障类型及故障点位置的目的,设计了可同时解决这2种问题的集成式煤矿井下孔深及通缆钻杆故障检测仪,通过介绍检测仪的检测原理、结构设计和应用于常规回转钻进和水平定向钻进施工的使用方式,分析了现场试验中仪器的使用效果。     

煤矿井下用千米定向钻机通缆钻杆的研究

通缆钻杆是定向钻进过程中推进和支撑孔底马达运转和传递钻机动力,输送高压水、以及传输孔底信号的核心零部件,在计算通缆钻杆的静扭矩强度,抗拉强度和相关密封绝缘参数基础上,进行了相关的静扭矩强度,中心电缆密封及绝缘性工业性实验,其结果表明:所研制的通缆钻杆机械性能可靠,密封性能和绝缘性能稳定,通信数据传输持续准确,为进一步无人化自动千米定向钻进及千米定向钻孔机器人的研制奠定了一定的基础。     

矿用通缆钻杆车削加工自动下料系统设计

在分析某公司通缆钻杆车削加工工艺的基础上,选择刚性自动化生产设备来代替人工搬运操作,对钻杆的运输装置和下料装置的机械结构进行详细的设计。采用可编程逻辑控制器(PLC)对各个动作进行编程,确定控制系统的硬件架构和软件结构。该套设备可以将钻杆自动输送至数控车床的指定位置加工,再自动下料存储钻杆,整个过程实现自动化。     

Φ63.5 mm螺旋钻杆随钻定向测量系统

研制了外径63.5 mm的螺旋钻杆随钻定向测量系统。该系统的测量探管通过中心通缆式钻杆与孔口的防爆计算机相连,由井下交流127 V为测量探管及孔口防爆计算机供电,测量数据由数字载波信号通过通缆钻杆实时传送给孔口的防爆计算机,实现数据实时显示、存储和图形绘制。性能测试表明系统可满足煤矿井下较小孔径探放水孔或瓦斯抽放孔施工中的定向钻进要求。     

煤矿用中心通缆式钻杆的设计

煤矿用中心通缆式钻杆能由孔口向孔底输送电力信号的同时,又能建立孔口与孔底设备之间的双向和高速的信息通道。介绍了通缆式钻杆外管的设计,内部结构的设计以及对信号传输过程有影响关键点的研究。这种关键技术只有给予充分重视,才能确保最终信号传输的稳定性与可靠性,为煤矿安全高效开采提供保障。     

基于外部供电的矿用随钻测量装置研究及应用

为了解决现有煤矿井下随钻测量装置探管的电池寿命、信号稳定性、电池环保等方面存在的问题,根据电流环的工作原理研制开发了基于外部供电的矿用随钻测量装置ZSZ1000,该装置可通过专用通缆钻杆同时对随钻测量装置探管进行供电和传输信号.在不同地质条件的多个煤矿进行工业性试验,试验证明该装置在各种钻孔轨迹的情况下都可以保证高可靠性运行,钻孔效率提高10％以上,每年每根探管节省千米定向钻机运行电池成本约25万元.     

YSDC矿用电磁波随钻测量系统及在煤矿井下空气钻进中的应用

针对采用通缆钻杆进行数据传输的有缆随钻测量系统和采用钻井液进行数据传输的泥浆脉冲无线随钻测量系统在软煤钻进时易造成塌孔及埋钻等事故的问题,提出采用电磁波随钻测量技术进行软煤空气钻进的解决方案,开发了YSDC矿用电磁波随钻测量系统,并在淮南某矿进行了软煤空气钻进应用。实钻应用结果表明:YSDC矿用电磁波随钻测量系统在整个钻进过程中传输稳定、数据可靠;为软煤钻进提供了新的技术与装备支撑,具有不受通栏钻杆与钻井液束缚的特点,可显著提高顺煤层钻孔深度和钻进效率。     

矿用EM-MWD绝缘短节关键参数分析及研制

绝缘短节是电磁波随钻测量(EM-MWD)的重要组件,在设计加工绝缘短节时,既要考虑绝缘短节长度与绝缘性,又要考虑绝缘短节的机械性能。应用ANSYS仿真分析绝缘短节关键参数(长度、电阻)对信号传输的影响规律,由分析可知,一般绝缘短节长度取0.5m、电阻达到数百欧姆即可满足电磁波随钻测量的要求。基于此,研制一种长度为0.5m、电阻大于8MΩ的矿用绝缘短节,其机械性能接近钻杆,野外试验结果表明,该绝缘短节能用于工程实际。     

一种带软件校准功能的采煤机漏电检测装置的设计

为减小采煤机漏电监测装置中因元件差异造成的误差,设计了一种带软件校准功能的漏电监测装置。该漏电检测装置采用附加直流电源方法检测漏电电阻,并用软件校准的方法,通过先后将两个不同阻值的校准电阻接入回路,软件计算出该回路的实际参数并存入存储模块。今后正常检测时,可利用这组参数来计算回路的实际漏电电阻。实践证明,经过软件校准的该漏电检测装置检测精度显著提高,漏电电阻动作值误差绝大多数在1 kΩ以内,相比传统依靠手调可调电阻进行硬件校准的方法,准确度大幅提升,进一步提高了校准的效率和可靠性。     

煤矿钻机自动上下钻杆装置研制与应用

常规煤矿钻机在井下钻孔施工过程中,钻杆的装卸由人工完成。要实现钻杆装卸的自动化,首先需要研制钻杆储存及钻杆输送机构,其次要有钻杆拧卸配套机构。研制的自动装卸钻杆装置可以实现钻杆储存、输送等功能;自动拧卸钻杆装置主要用来加接钻杆,即自动松开、拧紧钻杆之间的螺纹联接,并能有效地保护钻杆螺纹,通过2种装置的配合便可实现钻机的自动上下钻杆功能。     

接地电阻对单相接地保护装置工作能力的影响

对于在具有高电阻率土壤地区使用电气装置的一些企业,使接地装置的流散电阻(接地电阻)值符合定额标准的这一问题是至关重要的。根据电气装置的安装和使用规程,当土壤的电阻率ρ大于500Ω·m 时,这样的土壤就应属于高电阻率的土壤。同时,规程还规定,在这样条件下,可使接地装置的接地电阻值增大0.002ρ倍,但不能大于10倍。在任何情况下,接地电阻值不得大于40Ω。在某一个矿山企业条件下,对土壤的电阻率、人工接地体和天然接地体的电阻、单相接地电流、供电网路的电容以及单相接地     

煤矿井下随钻测量电磁传输信道建模

煤矿井下随钻测量系统目前主要采用有线方式进行信号传输,但是存在通缆钻杆加工技术要求严格、使用成本高等缺点,研制适用于煤矿井下的电磁波随钻测量系统十分必要。与地面钻进中井下-地面电磁传输信道不同,煤矿井下电磁波随钻测量采用孔内-孔口电磁传输信道,电磁信号传输过程中衰减特性亟待研究。基于经典电磁理论,结合煤层及煤层围岩电性,运用等效传输线法,计算了孔口接收电极间信号电压,包括煤岩层导电性、发射信号频率、钻杆电阻率、钻杆长度对接收信号电压的影响。仿真结果表明,相同工作条件下,煤矿井下孔口电极接收电压小于地面电极接收电压,大于地面电极接收电压一半。     

折叠式定向钻机辅助上钻杆装置设计

为降低定向钻机施工时工人劳动强度并提高定向钻机上钻杆自动化水平,设计了一种折叠式辅助上钻杆装置。该辅助上钻杆装置采用模块化设计,将钻杆箱、钻杆架、滑动架等机构集成于一体,工作时钻杆在辅助上杆装置推杆机构、升降机构、滑动机构的共同作用下被送至预定位置,并实现辅助上钻杆功能。在非工作状态下,钻杆架向下翻转可有效减少整机宽度,方便转场运输。样机测试表明：辅助上钻杆装置可满足定向钻机上钻杆功能并有效降低工人劳动强度。     

液压钻车钻杆自动装卸装置的设计

设计了一种小型液压钻车的自动装卸钻杆装置。该装置利用液压机械手,将钻杆从钻杆库搬运至动力头前,与钻杆夹持装置配合以实现钻杆的自动装卸。机械手能够在钻机导轨上移动位置,不干涉钻机钻进运动,提高了作业效率和安全性。     

钻杆回火处理自动化装置的设计与探讨

为提高钻杆热处理生产效率,降低劳动强度,降低成本,设计了钻杆回火自动化装置。该装置是将原来钻杆由人工送进回火,改进为采用感应线圈自动送进回火,实现钻杆轴向随感应线圈自动定位,钻杆自动送进,以及四感应线圈同时加热方式。该装置经实际应用,实现了钻杆的无人化、自动化操作,提高劳动效率3～4倍。