大直径瓦斯孔穿采空区施工技术

针对大直径钻孔采空区施工技术难题,结合新庄孜矿大直径瓦斯孔工程实例,对大直径钻孔采空区施工工序、成孔技术与下管固井工艺等施工难点进行了分析和探讨,总结了大直径瓦斯孔采空区的重点施工技术。对遇到类似工程的施工单位可供借鉴。     

采空区瓦斯抽采高位钻孔施工技术及发展趋势

为了解决采用专用巷道和埋管法抽采工作面采空区瓦斯存在的施工成本高、效率低等问题,基于顶板高位钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯抽采技术原理,提出由预抽钻孔和高位钻孔构建的煤与瓦斯共采体系,分析了现有回转钻进技术和滑动定向钻进技术施工高位钻孔的优点和不足,介绍了最新开发的复合定向及大直径回转扩孔钻进技术方法与试验应用情况,高位定向钻孔成孔深度达到1 026 m,成孔直径达到153 mm;同时针对当前高位定向钻孔存在的一次成孔直径小、二次回转扩孔速度慢、裸孔完孔易堵塞瓦斯抽采通道等问题,提出大直径一次成孔技术、复合扩孔钻进技术和筛管完孔技术的发展趋势,以进一步提高高位定向钻孔的一次成孔直径、钻进效率、钻孔深度和钻孔利用时间,降低施工风险,提高高位钻孔经济性和瓦斯抽采效果。     

顶板高位定向大直径长钻孔钻进技术与装备

顶板高位钻孔是治理采空区瓦斯的有效技术手段之一,利用随钻测量定向钻进技术施工顶板高位定向钻孔可显著改善采空区瓦斯治理效果和经济效果。针对当前顶板高位定向钻孔钻进深度浅、钻进效率低和安全措施不够等问题,研制了大功率定向钻进装备、优化了钻进成孔工艺方案和扩孔钻具级配、开发了复合定向钻进技术和大直径扩孔技术等,形成了完整配套的定向钻进技术与装备。现场试验施工的大直径顶板高位定向长钻孔孔径达到153mm,孔深达到1026m,先导孔钻进效率大于41m/班。试验结果表明,研究的钻进技术和装备满足大直径顶板高位定向长钻孔实钻深度、直径和速度的需要,可用于大型工作面的采空区瓦斯抽采治理,对煤矿安全高效开采意义重大。     

大直径瓦斯抽排井钻进技术分析

井下瓦斯抽放对煤矿安全生产起着重要的作用,抽采出的瓦斯必须集中输送到地面加以综合利用。建设单独通向地面的瓦斯抽排井与传统的矿井管道布置方式相比,具有明显的优势。由于瓦斯抽排井直径远大于地质勘探与石油钻孔,又比煤矿井筒小得多,因此只能采用钻机施工。归纳总结了瓦斯抽排井的作用与结构形式,并将其分为集中瓦斯抽排井和管道式瓦斯抽排井两种类型。集中瓦斯抽排井可以采用普通凿井法、竖井钻机和反井钻机等方法施工;管道式瓦斯抽排井往往采用机械钻进方式施工,钻进技术的关键是高效排渣、管道安装和管道固定。比较了不同钻机(包括地质钻机、石油钻机、潜孔钻机、竖井钻机和反井钻机等)钻进工艺、不同排渣方式(包括正循环排渣、反循环排渣和自由落体排渣等)的适用范围及优缺点,并对钻孔泥浆中、裸孔内管道安装工艺进行了阐述。指出反井钻机施工瓦斯抽排井的优势,以及需要研究的技术工艺内容。     

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。     

松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术及发展趋势

通过分析松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术研究与应用现状,基于不同钻进方式、护孔方式和改造方法,介绍了松软突出煤层钻孔施工技术的发展历程,并分析了各项技术的含义、优缺点、适用范围和推广应用情况,指出了现有钻孔施工技术存在顺煤层定向钻进困难、筛管护孔直径小、钻孔增产改造范围小等问题。同时提出松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术未来发展趋势,包括泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术、电磁波随钻测量空气定向钻进技术、大直径筛管跟管钻进技术和大直径小曲率侧钻改造技术等方向。     

矿山大口径钻孔循环钻进技术研究

针对矿山大口径钻孔硬岩钻进存在排渣难、碎岩效率低的问题,研究了大口径反循环钻进技术。分析了建立反循环的基本条件,介绍了引射器式、多层橡胶片式、孔底孔口联合式等3种密封方法及其应用现状,基于孔底孔口联合式密封方法研制了311 mm、580/311 mm 2种规格大直径反循环潜孔锤和配套孔口密封装置。经现场应用表明:该方法可建立、维持反循环通道,排渣效果好,钻进效率高,可推广应用于矿山大口径钻孔施工中。     

基于超大直径钻孔的瓦斯治理技术研究

针对天地王坡煤矿井田地质情况及瓦斯抽采钻孔易塌孔、施工难度大、成本高等技术难题,进行了煤层超大直径钻孔技术装备及瓦斯治理工艺研究。提出了"以孔代川"的瓦斯治理工艺新方法,研制出基于螺旋钻杆与外护管同步钻进技术的超大直径钻孔装置,有效解决了工作面瓦斯超限问题。     

中国地质调查局勘探技术研究所 地质矿产廊坊聚力岩土工程科技开发公司

<正>销售热线电话:4000 989 518高新技术企业实力钜献ISO9001:2008国际认证大口径潜孔锤反循环钻进在硬至坚硬地层中进行大口径钻进,采用传统工艺,由于受碎岩机理及返渣问题所限,存在钻进效率低下的问题,勘探所钻头中心研制成功的大口径反循环潜孔锤钻进技术有效解决了此类工程的钻进问题,该技术可与各型钻机配套使用。与动力头及转盘钻机配套使用,用于深孔、大直径煤矿送料孔及救援孔钻进煤矿钻进大口径孔,最大的要求就是钻进效率高、辅助时间短,尤其是救援孔,效率就是生命,采用潜孔锤反循环钻进,可以产生较大的冲击功,其反循环钻进工艺返渣效果好,减少了岩渣的重复破碎,大幅度提高钻进效率。     

煤矿瓦斯抽排井施工钻孔与巷道串通的治理及成井技术

介绍了煤矿大直径瓦斯抽排井钻孔施工过程中,施工钻孔与巷道串通事故的处理,以及扩孔钻进成孔、漂浮法安放井管、壁后充填水泥浆固井止水等工艺技术。     

大口径冲击钻进工艺在河南张得煤田钻探孔中的应用

冲击钻进工艺是对付基岩、卵砾石和漂石地层等复杂地层的高效钻探技术,可以提高钻进效率并有效防止孔斜,目前主要应用于大口径工程钻孔(一般直径>600 mm),如钻孔灌注桩和水文水井钻探中。在河南省禹州市张得煤田预查矿区的钻进过程中,大口径冲击回转钻进工艺的应用有效解决了回转钻进导致孔斜过大的技术难题,并提高了钻进效率。     

大直径基岩孔钻进和取心方法探讨

随着国内基础建设的进一步加快，近年来大直径钻孔已经在施工中普遍采用，其应用范围也越来越广。桥梁、高层建筑、矿山竖井、水井及污水处理井、科学探测井以及地质灾害防治工程和国防工程等都要用到大直径钻进技术。为确保基础承载力和对自然灾害的抵御能力，此类重要设施一般都要求较大直径的钻孔灌注桩，而且要嵌入基岩一定深度。然而在施工中钻进大直径基岩孔时尚存在严重影响工程质量和经济效益的技术难题。１　大直径基岩孔钻进方法发展现状及问题国内外目前普遍采用的大直径基岩孔钻进方法主要有：（１）滚刀、牙轮回转钻进；（２）…     

多工艺钻进技术在塔山煤矿瓦斯抽采钻孔中的应用

大同煤矿集团公司塔山煤矿4号瓦斯抽排孔终孔口径为1200 mm,孔深423.66 m,孔底位移≯2 m。孔径大、钻孔深、精度高是本工程的主要难点。钻进施工中采用了气动潜孔锤、双壁钻杆气举反循环及组合牙轮多级扩孔等多种工艺,提高了钻进效率,保证了孔身质量,取得了良好的经济效益和社会效益。     

复杂地质条件下大直径救生孔成孔关键技术与工艺

为实现国内首例大直径救生孔的施工成孔,研究了国内大直径钻孔和国外大直径救生孔主要工艺、技术,针对平邑石膏矿区采空区持续坍塌易埋钻、过溶洞含水层、过易斜地层等极其复杂的成孔条件,研究实施了Φ711 mm大直径潜孔锤钻进技术、空气反循环工艺、钻孔防偏保直等关键工艺与技术,同时对地层坍塌、工作管变形等提出了针对性解决方法,经实践可知,大直径救生孔成功建造,可为国内钻孔救生的实现提供经验参考。     

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先导孔与扩孔施工,以提高顶板高位大直径定向钻孔整体施工效率。应用效果表明：冲击螺杆马达成孔技术与扭力冲击旋转扩孔技术提速效果显著,最高钻进速率分别为13.6m/h和11.1m/h,最终形成的200mm大直径高位定向长钻孔保证了钻孔轨迹在煤层顶板裂隙带内有效延伸,实现了对采动卸压瓦斯的持续稳定抽采,取得了良好的瓦斯抽采和治理效果,平均单孔瓦斯抽采量达到3.36m/min,单孔瓦斯瞬时最大抽采量可达26.0m/min。     

大直径贯通式潜孔锤局部气举反循环钻进工艺的试验研究

本次试验在厂内50m试验井进行,试制SH25H液压风动冲击钻机,配置可伸缩式钻杆保证连续进尺,采用大直径贯通式气动潜孔锤组合局部气举反循环钻进工艺。试验表明钻进效率和钻孔质量显著提高,为多工艺冲击回转钻进技术增砖添瓦。     

气举反循环钻进工艺选用原则及建议

气举反循环钻进工艺由于其变换工艺容易、循环液上返速度高、携带岩屑能力强的特点,具有适应性强、钻进效率高等优点,已被人们所公认。现已成为我国水井、地热井、瓦斯排放井、煤层气井以及大口径工程桩施工的主要技术方法之一,应用范围越来越广。收集整理了气举反循环钻进工艺在实际应用中的常见问题,提出了相应的解决办法和预防措施。并通过论述气举反循环工作原理,对气举反循环钻进工艺的选用原则和参数选择等提出了几点建议。     

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。     

大直径钻孔用煤矿车载钻机研制及应用

为满足地面电缆孔和矿山地面救援孔等大直径深孔钻进的施工需要,对现有MDY-60型车载钻机结构进行分析研究,针对大直径深孔钻进对车载钻机的功能性要求,设计了大转矩回转器总成、大转矩卸扣装置和大开口孔口装置,最终形成了MDY-60A新型钻机及配套装置,并完成了性能测试及工业性试验。试验结果表明,改型后的钻机转矩大,上、卸扣效率高,孔口大直径钻具通过性好,可适用于空气潜孔锤钻进、气举反循环钻进和定向钻进等多种钻探工艺,为高效安全钻孔施工提供了设备保障。     

煤层顶板高位定向钻孔施工技术与发展趋势

基于采空区顶板竖"三带"与横"三区"理论,分析了顶板高位定向长钻孔技术瓦斯抽采基本原理与优势,总结归纳了"定向先导孔+扩孔"施工工艺的技术特点,介绍了施工装备系统组成。利用该成孔技术与装备在陕西彬长集团文家坡煤矿4101工作面进行了现场试验,完成顶板高位定向长钻孔2个,累计钻孔进尺1 221 m,单孔主孔深度超过480 m。同时,针对现有顶板高位定向钻孔施工技术存在的问题,提出引入液动冲击辅助碎岩扩孔钻进技术与大直径孔定向钻进技术,进一步增大钻孔终孔直径,提升钻孔施工效率,保证钻孔施工安全。