煤矿垂直投料井施工技术研究

为了满足煤矿井下混凝土需要,提高混凝土干料输送速度,结合固体物料垂直投料井结构特征,分析研究了投料孔施工、投料管安装,以及井下接料硐室、车场布置等一整套施工工艺。     

煤矿固体充填物料垂直投放系统研究与应用

矸石、粉煤灰等固体充填物料从地面运输至井下是综合机械化固体充填采煤技术实施的基础,为实现固体充填物料高效连续化运输,采用从地面至井下垂直开掘投料井输送固体充填物料的技术,并设计出包括投料管、维护硐室和储料仓3部分的垂直投料井结构,同时研究得出投料管合理的直径。基于固体充填物料投放中产生冲击问题,设计了锥形缓冲器。同时,为了保证工作面正常生产,研究了垂直投料降尘、高压气流导排、垂直投料防堵仓、储料仓清理等安全保障技术,该技术已在五沟煤矿井进行了成功应用。     

金矿巷道靶向孔特种钻探的关键技术探讨与实践

总结巷道靶向垂直投料孔施工的特种钻探工艺方法。通过两个深236 m、口径172 mm、倾斜度≤2°的钻孔实例,阐述了特种扩孔钻头设计原理、防斜导正钻具组合方法、破碎带及溶洞穿越护壁堵漏手段、下管及固井要点等关键技术,施工质量满足设计要求。采用先导孔后扩孔法施工垂直投料孔,把握住特种扩孔钻头设计与施工环节,控制好特种同心夹持器在下管焊接中的应用,按规范固井,可以取得良好的技术经济效果。值得类似工程借鉴。     

煤矿大口径投料孔施工

同忻煤矿为提高材料输送效率,采用投料孔,将砂石、混凝土等材料直接投送到井下。投料孔位于北三盘区,直径350mm,孔深517m,地质条件复杂。通过控制成孔工序,优化钻进参数,合理使用泥浆,及时测斜纠斜,严格控制下管固管质量等一系列技术措施,保证了投料孔实现安全快速施工。     

定向钻进技术在S孔地面预注浆施工中的应用

为实现冻-注-凿平行作业,霍尔辛赫煤矿进风立井地面预注浆工程采用全S孔方案。通过分析该井地层条件及注浆钻孔设计,提出了该工程注浆孔钻进技术难点及重点层位。注浆孔施工过程中,采用JDT-5A型陀螺测斜仪测斜,并采用合理的钻具组合及钻进工艺参数,确保了钻孔施工质量。钻注施工结束后,井筒掘砌过程中,工作面剩余涌水量小于4m3/h,注浆堵水效果良好。     

充填采煤固体物料垂直投放颗粒运动规律影响因素研究

基于固体充填采煤垂直投放管道内固体物料颗粒的位移、速度、加速度方程,分析得到了固体物料的粒径与密度是影响其在垂直投放系统中运动规律的关键因素,并采用理论分析、MATLAB软件研究了2个关键因素对固体物料垂直下落的影响特征。研究表明,固体物料在垂直管路中做持续的变加速运动,固体物料的粒径、密度越大,则加速时间越长。因此,结合平煤十二矿实际工程条件,选用粒径不大于80 mm矸石投料,固体物料垂直投放系统投料过程中没有出现堵塞现象,并达到500 t/h的实际投放能力。     

定向钻进技术的发展与应用

定向钻进技术已有近百年的历史,随着的资源钻采井孔深度的不断增加,近几年该技术发展很快。讨论定向钻进技术包括基本内涵与最新拓展,对于更好的理解与推广应用这项技术具有重要意义。论文讨论了定向钻进的定义,概述了钻孔设计、测斜技术、测斜数据计算、测斜数据传输,特别是纠斜新技术的发展如自动垂直与自动导向钻进新技术等。简要介绍了目前定向钻进技术的应用领域与钻孔类型。提出了适用于深部地质钻探的定向钻进全孔轨迹主动控制的概念与实施措施。     

深厚冲击层多圈冻结孔快速成孔施工技术

分析了深厚冲击层多圈冻结孔成孔复杂地质条件及钻孔成孔质量对冻结壁、井壁强度影响的重要性,以祁南煤矿安全改建副井工程为现场施工背景,通过采取对多圈冻结孔钻进顺序和单孔不同层位钻进工艺优化,钻进过程中加强过程测斜控制,综合采取钻孔纠斜方法等技术手段,建立了一整套深厚冲击层多圈冻结孔快速成孔技术体系,工程成孔质量与施工进度均领先于同行业,为类似地质条件冻结孔造孔工程提供了有力的技术支撑和科学保障。     

煤矿地面大口径排水井先导孔防斜保直技术

煤矿区钻进大口径排水井施工时,首先采用小尺寸钻头钻取垂直先导孔透巷,然后通过分级扩孔的施工方法钻进大口径直井。然而先导孔垂直度直接影响所钻取大口径井孔身结构、地面能否精确与井下排水巷道连通,间接影响套管在井眼中通过能力、潜水泵下方难易程度。以吴村煤矿大口径排水井工程为例,介绍了煤矿区大口径排水井先导孔防斜保直技术,优化钻具组合、优选井斜测量方法及优化钻进参数。     

定向钻进及随钻测量技术在充填孔施工中的应用

充填钻孔是一种高精度垂直孔,地层促斜、钻孔自然弯曲率较大时,常规钻进方法难以控制钻孔轨迹。在施工中应用定向钻进及随钻测量技术,则可以对钻孔实施全程轨迹监控,使其按照设计轨迹延伸。主要介绍了广西华锡集团股份有限公司铜坑矿将充填站充填孔施工中定向钻进设计、随钻测量、纠斜、侧钻等技术及工艺等。     

溜煤立眼深孔一次起爆施工实践

采用平行空眼直眼掏槽法和微差爆破工艺，对松藻煤矿下煤立眼深孔进行了一次性爆破。结果表明该施工工艺简易可行，并能取得较好的技术经济效果。     

高压水射流扩孔技术的研究

从高压水射流的理论基础和煤岩的失效机理2个方面，对高压水射流扩孔的机理进行了研究。介绍了高压水射流扩孔技术的装备和工艺。对研究开发的高压水射流扩孔技术和装备进行了现场试验研究，取得了好的效果。高压水射流扩孔是提高钻孔抽排效果的一项经济可行的新技术。     

超短半径水平孔钻具及导向器的应用研究

高压水射流径向水平孔钻进技术是水平孔施工技术之一,它是在垂直瓦斯抽放或煤层气勘探钻孔布置机械或水力扩孔装置,对准选定的煤层部位进行扩孔。扩孔后下入特制的转向工具在300 mm的曲率半径内实现由垂直转向水平。该技术可以使用同一垂直钻孔,在不同煤层内完成多个水平钻孔。这些径向水平钻孔的形成,沟通了新的瓦斯流动通道,从而大幅度提高瓦斯抽放效率。     

超大直径钻孔治理上隅角瓦斯工艺研究

为了解决超大直径钻孔治理上隅角瓦斯技术在实施过程中工艺不明确、操作程序不规范的问题,采用理论研究与现场试验相结合的研究方法,对超大直径钻孔治理上隅角瓦斯工艺进行研究,得到以钻机转速、进钻速度、运输系统工效为主的钻机操作施工参数,制订了钻孔间距确定、钻孔选址、钻孔施工、护管施工、封孔、连接抽放系统等6步超大直径钻孔施工工艺。现场验证结果表明,该工艺能够适用于井下操作,钻孔终孔高度从平均1.6 m提高到3.0 m,钻孔从开孔到全孔敷设完护管平均耗时由7.6个班次降到4.7个班次,施工效率提高了61%。     

旋流自进式钻孔技术在瓦斯抽放中的应用研究

介绍了超短半径径向水平钻井系统的组成、旋流自进式钻头的结构及工作原理;分析了旋流自进式钻孔技术的破岩机理、钻进过程、钻进力、成孔直径和钻进深度。旋流自进式钻头应用于径向水平钻井技术,可以同一垂直孔中在不同煤层内完成多个水平钻孔,大幅度提高了瓦斯的抽放效率。     

矿井随钻三维轨迹监测技术研究

煤矿井下钻孔施工中，在缺少控制钻孔轨迹偏移测量技术的情况下，施工钻孔轨迹与钻孔设计轨迹偏差较大，无法满足煤矿瓦斯抽采的设计需求。分析了随钻钻孔三维轨迹测量技术，通过对随钻三维轨迹测量技术的研究，精确控制瓦斯钻孔轨迹，解决瓦斯突出煤层快速掘进及安全高效回采问题。钻孔随钻三维轨迹测量技术是通过对钻机开孔角度的精确测量和对钻孔轨迹的精确测量，使用三维轨迹成图方法显示。大量的数据采集与施工验证表明，该方法成为预抽钻孔煤层保安全、促生产过程中的重要环节，能够避免钻孔设计及施工的盲目性，提高了抽采钻孔的利用率及施工速度。     

碎软煤层筛管护孔技术在乌兰煤矿的应用

针对乌兰煤矿穿层钻孔完孔后孔壁易坍塌而堵塞瓦斯抽采通道,造成瓦斯抽采效率降低的问题,提出了一种碎软煤层筛管护孔技术。在分析乌兰煤矿地质概况的基础上,介绍了筛管护孔技术的技术原理和配套装备,选用了合理的筛管护孔钻具组合,制定了筛管护孔试验流程,在乌兰煤矿1080瓦斯治理巷进行了应用试验。试验结果表明,筛管下入器下筛管速度是人工下筛管速度的2~3倍;下入筛管试验钻场相比不下入筛管钻场瓦斯抽采纯量提高14.3%。碎软煤层筛管护孔技术筛管下入效率高,护孔效果显著,满足碎软煤层护孔的技术要求。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。     

可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井关键技术与装备

我国西部煤矿资源开发是保障煤炭资源供给的战略性任务,少人、安全、绿色、机械化、智能化矿井建设是现阶段煤炭智能化发展的必然趋势和重要方向。首先梳理了我国煤矿斜井和竖井全断面机械破岩掘进技术和装备现状,分析了适用煤矿井筒掘进的不同类型装备机械破岩掘进工作面临的共性难题;针对可可盖煤矿典型的西部富水弱胶结地层条件,确定了可可盖煤矿斜井和竖井联合开拓方案,并从地层条件、装备性能、围岩控制和经济合理性等方面,研判了采用斜井TBM掘进和竖井钻机钻井的可行性,提出了智能化建井建智能矿井的理念,构建了可可盖煤矿全矿井机械破岩智能化建井模式;针对可可盖煤矿地层岩石强度低、扰动敏感的特性,突破了斜井敞开式TBM掘进高效破岩与围岩控制、连续排渣、装备推进与支撑协同控制等技术,实现了TBM姿态大幅度调整,一次掘进断面面积40 m2,形成了“探-破-支-运”一体化连续掘进技术体系,单月最高掘进进尺523.8 m;首次在西部富水弱胶结地层中采用竖井钻机钻井,提出了全岩地层竖井“一钻完井”工艺,形成了适用我国西部煤系地层钻井法凿井的大型竖井钻机及其配套装备体系,包括大直径全断面钻头结构、稳定钻杆、大型门式起重机以及竖井钻机高效集中控制系统,攻克了竖井钻机配套大型门式起重机安装、起下钻智能控制、竖井钻机高效钻进等关键技术与智能监控难题,实现了西部富水弱胶结岩石地层8.5 m大直径井筒高效钻进,单日最高钻进进尺10.8 m。