螺杆定向纠偏技术在新庄矿超深冻结孔施工中的应用

 超深冻结孔凿孔过程中受钻进深度、地层性质和钻井技术工艺的影响,常出现由于偏斜过大、偏向难以控制等情况使钻孔质量不符合设计要求。新庄矿副立井冻结孔深度908m,通过螺杆定向纠偏技术有效解决了深部地层时偏斜值过大和相邻孔间距过小等问题,钻孔施工质量全部符合设计要求,为螺杆定向纠偏技术在深厚地层钻孔中的应用积累了宝贵的经验。     

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。     

开化黄山矿区钻孔偏斜规律研究及控制措施

在深部矿产资源勘查中,孔深500 m的钻孔越来越多,钻孔偏斜问题日显突出。根据浙江省开化黄山矿区萤石矿勘查钻孔测斜数据,对钻孔偏斜的原因从地质条件和施工工艺等方面进行了分析。认为钻孔偏斜有一定的规律可循:斜孔钻进特殊的车轮效应是引起钻孔方位向钻头自转方向偏斜的基本原因;特殊的地质构造和不当的施工工艺是造成钻孔偏斜异常出现的重要因素。因此,预防钻孔偏斜的措施必须从地质设计和钻探施工工艺2方面着手。     

高地应力区域围岩探测及支护技术

为获取深部围岩状况和地应力数据,以制定合理的支护方案,采用钻孔全景数字化探测分析技术对围岩结构进行了探测分析,采用流变应力恢复法对围岩应力进行了长期测试,获取了地应力数据,采用跨孔声波法对围岩松动圈情况进行了测试,获取了围岩及应力分布特征,探索了围岩破坏机理。并在现场采取锚网索、注浆锚索等多种支护方式,确定了适合一矿地质条件的支护方案和支护参数,保证了深部巷道支护效果,一定程度降低了支护和巷修成本。     

潜孔钻机凿岩中钻孔偏斜控制技术

基于潜孔钻机深孔施工中钻孔的力学特征受力分析和钻孔偏斜机理研究,提出了根据不同地层特征选择合理钻进参数、适当调控轴压力及转速等有效措施,有效控制钻孔偏斜,保证潜孔钻机钻孔施工质量。     

基于钻屑法顺层钻孔合理封孔深度的研究

为了确定瓦斯抽采中顺层钻孔的封孔深度,基于一系列假设建立钻孔附近瓦斯流动模型,通过理论分析得出合理封孔深度介于围岩的破裂区和塑性区的2个边界之间。通过对钻屑量与煤岩体所受应力关系的分析,可采用钻屑量法确定围岩的应力状态,即可确定顺层钻孔的封孔深度。用工业试验的方法,以钻屑量和钻进过程中出现的动力现象作为指标,可以得出车集矿2705工作面顺层钻孔的合理封孔深度为6~10 m。     

基于围岩应力-裂隙特征的封孔深度优化研究

钻孔的封孔深度直接影响到整个抽采系统的效率发挥,其合理的封孔深度是确保高效抽采的关键。以底抽巷穿层抽采钻孔为研究对象,采用数值计算和超声波探测法对钻场围岩破裂范围进行了分析实测,基于钻进速率曲线分析得到了围岩应力集中边界位置。通过基于抽采效果对比实验确定了最佳封孔深度位置。结果表明,穿层抽采钻孔封孔深度应大于围岩应力集中区边界。     

煤矿井下近水平钻孔大直径套管长距离下放技术

孔口套管封孔是后续钻孔施工与安全保障的基础,大直径套管通过能力、套管孔段轨迹偏斜控制和钻孔排渣效果是影响煤矿井下近水平钻孔大直径套管长距离下放成功的关键。为了提高套管近水平长距离下的成功率,建立了大直径套管刚性模型和弹性模型,获得了煤矿井下常用Φ178 mm、Φ146 mm和Φ127 mm套管在弯曲钻孔的通过能力数据;分析了近水平大直径套管孔段排渣困难与易发生偏斜的原因,提出采用大直径螺旋钻杆与内凹式PDC钻头进行保直钻进和高效排渣的技术方案,开发了相关钻具,制定了钻具组合,并分析了保直钻进和高效排渣机理。在赵固一矿进行了现场试验,完成3个钻孔施工,与常规工艺相比,套管孔段施工时间由110班次缩短至21班次,轨迹偏斜仅为0.042°/m,套孔下放成功率达到100%,有效解决了大直径套管近水平长距离下放难题。     

深部煤层瓦斯抽采钻孔变形失稳区域研究

深部开采煤层具备“三高一低”特性,抽采钻孔在深部煤层施工时及抽采过程中极易发生喷孔、塌孔等现象。采用数值模拟分析了不同部位抽采钻孔的变形失稳情况,确定了易发生变形失稳区域;根据弹塑性软化理论模型,研究了巷道围岩裂隙区和塑性区半径的变化规律,确定了钻孔位于巷道围岩内9.28 m左右区域容易发生失稳坍塌;现场实际钻孔变形失稳影响因素众多,钻孔失稳坍塌的部位亦有所不同。研究成果对钻孔失稳坍塌区域的准确防护、进而解决深部开采煤层抽采钻孔失稳坍塌问题有着重要的现场指导意义。     

顶板复杂岩层无线随钻测量复合定向钻进技术

针对以往顶板复杂岩层中施工定向钻孔时存在钻进效率低、排渣效果差、易发生钻孔事故的不足,开发了基于螺旋钻杆的无线随钻测量复合定向钻进技术,选配了适用钻进装备;在淮南顾桥矿进行了现场试验,试验最大钻孔深度530 m,累计钻孔进尺1 673 m,成孔率达到100%,排渣效果提高2倍以上。试验结果表明:泥浆脉冲无线随钻测量系统工作性能稳定、测量数据准确,复合定向钻进技术钻进效率高、钻进能力强,螺旋钻杆复合排渣效果好、钻孔清洁度高;有效提高了复杂岩层钻孔成孔率、成孔效率和钻进安全性。     

极松软煤层回采巷道围岩控制技术研究

随着采深的增加,极松软煤层回采巷道采用单一的架棚支护效果不理想,且维修量大,维护费用高。芦岭矿通过采用在煤巷两帮打卸压孔结合打设锁腿梁的方法,有效控制了巷道变形,满足了生产要求。本文采用数值方法模拟和分析了钻孔卸压的作用机理。模拟结果表明,对巷道两帮钻孔卸压以后,应力集中区域由两帮转移到了围岩深部,且集中在了卸压孔的末端,对巷道起到了很好的保护作用,为高应力回采巷道卸压支护提供了依据。     

螺杆钻定向钻探技术研究与应用

论述了螺杆钻定向钻探配套器具的研究、施工工艺及应用典型实例，提出了今后该项技术的发展方向。     

Application Study of Bit Selection, Bit Weight and Rotary Speed in SUDAN

ＩｎｔｒｏｄｕｃｔｉｏｎＡｎｉｎ ｄｅｐｔｈｓｔｕｄｙｏｆｒｅａｄｉｌｙａｖａｉｌａｂｌｅｄｒｉｌｌｉｎｇｒｅｃｏｒｄｓｗａｓｕｓｅｄｔｏｉｍｐｒｏｖｅａｌｌａｓｐｅｃｔｓｏｆｄｅｖｅｌｏｐ ｍｅｎｔｄｒｉｌｌｉｎｇ .Ｔｈｅａｒｅａｓｏｆｄｒｉｌｌｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｔｈａｔｗｅｒｅｃｒｉｔｉｃａｌｌｙｅｘａｍｉｎｅｄｗｅｒｅ :ＢｉｔＳｅｌｅｃｔｉｏｎ .ＢｉｔＥｎｅｒｇｙＬｅｖｅｌｓ .ＭｕｄＰｒａｃｔｉｃｅ .ＤｉｒｅｃｔｉｏｎａｌＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ .ＣｏｍｐｌｅｔｉｏｎＴｅｃｈｎｉｑｕｅｓ…     

松藻煤矿下保护层瓦斯综合治理技术研究

抽放是瓦斯治理之本,为了提高邻近层工作面瓦斯抽放量,降低风排瓦斯量,对抽放钻场加强管理:在+100四石门深钻场进行岩石截流钻孔施工10个孔,孔深50m以上,孔间距7m,施工不同倾角的钻孔。在各钻场施工期间加强钻场支护,当采面过钻场后进行水泥枕木支护及钻孔维护,改进钻场瓦斯抽放管道连接方式,防止死弯现象发生。     

加固破碎矿岩注浆强度GIN值的控制方法

云南某铜矿矿体软弱破碎,成孔凿岩开采困难,引入化学注浆预加固方案优化开采,然而前期注浆工业实验中遇到浆液用量过多,难以准确控制的情况。为了对速凝的化学注浆施工进行精确控制、简化控制流程,应用注浆强度控制理论GIN值法(Grouting Intensity Number)研究开展破碎矿体化学注浆试验,建立破碎铜矿化学注浆控制标准,并通过钻孔探测仪检测注浆效果。结果表明,注浆强度GIN值法的工业应用应综合考虑注浆终压Pf与每米浆液用量Vf,确定扇形注浆孔不同深度范围的控制标准为:孔深0~8 m,Pf60 MPa·L/m;孔深8~15 m,Pf95MPa·L/m;孔深15 m,Pf160 MPa·L/m。钻孔探测仪检测结果显示,浆液扩散范围满足设计扩散半径2.5 m,注浆后成孔效果有了显著改善。研究结果可用于量化注浆控制标准,简化工程应用,提高破碎矿体的稳定性。     

钻孔卸压开采的数值模拟

应用在巷道两帮打钻孔的方法,对程潮铁矿东西区结合部高应力区进行卸压开采分析,根据卸压机理结合工程实例对其进行数值模拟,分析在打卸压孔前后东西区结合部的应力分布特征。模拟结果表明,钻孔卸压开采有效地利用了卸压孔对巷道周围岩体的切割,使巷道围岩的集中应力向卸压工程转移,同时利用卸压孔的空间收缩来释放周围岩体的压力,最后达到减少巷道围岩受力和变形的卸压效果。     

深天井钻机钻进导孔的工作参数研究

为了确保天井钻机在钻进导向孔时牙轮钻头处在岩石的有效体积破碎状态中工作,基于MATLAB软件,对大量深天井钻机钻进不同直径导向孔时的现场工作数据进行了分析和数据拟合,得出了天井钻机在最佳工作状态时的工作轴压、工作扭矩、钻进速度与牙轮钻头所在的掘进深度及普氏岩石硬度系数的数学模型,为设计先进的智能型大型深天井钻机全自动化导向孔钻进系统提供了理论依据。     

微型圆柱状岩样钻进参数室内试验研究

针对钻孔局部壁面应力全解除法地应力测量时,需要在钻孔侧壁上钻切出直径为30mm、长度不小于40mm的微型"悬臂梁"状圆柱形岩样的要求,设计了一套钻切微型圆柱状岩样的室内试验平台。分别以单位时间的钻进深度、钻压、钻头转速作为钻进控制模式,研究了在红砂岩、大理岩、花岗岩3种长方体岩块上钻切微型圆柱状岩样的钻进效果,结果表明,以钻头转速作为钻进控制模式比较理想。定量给出了用于钻孔局部壁面应力全解除岩样切割钻进时的钻头转速、钻压、以及马达功率参数的建议选用范围,从而为开发基于钻孔局部壁面应力解除法的侧壁岩样切割工具提供了参考。     

松散破碎围岩双循环注浆加固试验研究

为解决松散破碎围岩巷道持续变形的问题,采用现场调研、理论分析的方法,对松散破碎围岩巷道的变形机理进行研究,并结合数值模拟方法提出注浆方案与参数,现场试验后将原注浆方案优化为单排5孔几何布置的双循环注浆加固方案。结果表明:应用注浆压力为6 MPa,钻孔长度为3 m、排距为3 m,单排5孔几何布置的双循环注浆方案可有效降低窜浆堵孔现象发生的概率,并使浆液均匀分布,在注浆加固段巷道扩帮后可明显观察到浆液的扩散半径达到2.5 m,并形成了良好的骨架结构,有效提升了松散破碎围岩的承载能力。