高转速钻机在松软煤层螺旋钻进中的应用研究

为提高煤矿松软煤层瓦斯抽采钻孔施工深度和抽采效果,研制出适用于螺旋钻进的高转速ZDY1450LG型全液压钻机,对其总体结构进行说明并给出了主要技术参数。利用此钻机在阳煤集团新元公司进行现场试验,期间共施工钻孔14个,其中最大孔深131 m,测算了几组钻孔排渣效率,结果表明高转速工艺有利于螺旋钻进排渣,对增加钻孔深度具有显著作用。     

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。     

瓦斯抽采深孔钻进技术研究与应用

瓦斯抽采是最常采用的瓦斯治理手段,抽采钻孔的钻深、孔径、钻孔存留时间直接影响瓦斯抽采效果。本文主要针对松软突出煤层钻进技术面临的难题,施工过程中使用的装备,总结提高钻进功效的有利经验。     

松软煤层中风压空气钻进技术与装备

松软煤层中施工顺层瓦斯抽采长钻孔的难度大,现有技术、装备在一定程度上还存在成孔深度浅、成孔率低等问题,不能完全满足瓦斯高效抽采的需要。为此,开发了井下中风压空气钻进工艺技术:包括压缩空气与螺旋钻杆复合排渣工艺、多级除尘技术、筛管护孔工艺技术等。应用结果表明:在同等施工条件下,采用中风压空气钻进技术与装备后,平均成孔深度普遍提高1倍左右,钻进效率提高35%左右,成孔率提高到了70%左右,为松软煤层瓦斯抽采钻孔施工提供了可靠的技术与装备保障。     

深孔定向钻进技术及其在瓦斯抽采中的应用

基于定向钻进原理,探讨了深孔定向钻进技术的优缺点,并结合冀中能源东庞矿的实际条件,分析了深孔钻进技术在煤层瓦斯抽采中应用的可行性。通过对高位定向长钻孔在抽采过程中的瓦斯浓度及流量进行观测分析,确定了利用定向钻孔进行高位瓦斯抽采方法的有效性,从而为深孔定向钻进技术在瓦斯治理方面的推广应用提供了一定的技术支持。     

煤矿瓦斯抽采钻孔直向钻进装置

介绍了保直技术、排渣技术以及退钻技术等3个直向钻进的关键技术;针对煤矿瓦斯抽采钻孔偏斜问题,开发煤矿瓦斯抽采钻孔直向钻进装置;阐述了直向钻进装置结构和技术参数;综合考虑装置的耐受应力强度,为钻杆接头和钻杆杆体优选了材料,进行了抗扭强度计算。     

随管护孔及氮气辅助排渣联合钻进工艺的研究与应用

为有效解决瓦斯抽采钻孔成孔难的问题，首先通过分析陈四楼煤矿巷道围岩应力和不同区域煤体破坏情况，找出钻孔成孔难的原因。在此基础上，研究应用了随管护孔及氮气辅助排渣联合钻进工艺，并通过钻机改进和钻具选型，配置了与工艺相适应的设备。现场应用表明，采用该工艺后，钻孔的最大深度可以达到130.0 m，钻孔的平均深度可以达到84.7 m，比传统工艺提高了152%。随管护孔及氮气辅助排渣联合钻进工艺的成功应用，彻底解决了陈四楼煤矿瓦斯抽采钻孔成孔难的问题，大大提高了瓦斯抽采钻孔的钻进效率，取得了明显的安全效益与经济效益。     

松软煤层瓦斯抽采长钻孔泡沫钻进工艺

在松软煤层中施工顺层瓦斯抽采长钻孔是煤矿井下钻探领域的一大难题,已尝试应用了多种钻进工艺方法,虽取得了一定成效,但在一定程度上仍存在成孔深度浅、成孔率低等问题,不能完全满足瓦斯高效抽采的需要。在中风压空气钻进技术的基础上开发了井下泡沫钻进工艺,研制了配套泡沫灌注系统,发展了中风压空气-稳定泡沫复合钻进技术。现场工业性试验取得了良好效果:成孔深度显著提高,钻进过程中泡沫介质排渣顺畅,钻具回转、起拔压力低、孔口无粉尘,由于这些明显的技术优势,井下泡沫钻进与中风压空气-稳定泡沫复合钻进工艺技术在松软煤层顺层钻孔施工中具有广阔的应用前景。     

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。     

宽叶螺旋钻中风压钻进技术在晋城某矿的应用

针对晋城某矿井下沿煤层瓦斯抽采钻孔在施工过程中遇到煤层含水量较大时,孔内返风不畅,排粉效果差,影响钻孔孔深和成孔率等问题,采用宽叶片螺旋钻杆中风压钻进工艺及试验。现场试验证明该工艺在含水量较大的煤层沿煤层瓦斯抽采(放)孔钻进施工中较为理想,值得推广。