ZYWL-23000DS大功率定向钻机几项关键技术研究

针对目前定向钻机转矩较小、通径小、更换卡瓦慢、上下钻杆不便,不能完全满足煤层顶板裂隙带大直径定向钻孔施工要求的问题,研制了ZYWL-23000DS大功率定向钻机。在ZYWLD系列定向钻机研制的基础上,重点对双马达动力头、快换卡盘、大通径夹持器、旋转与制动功能互锁、辅助上下钻杆装置等关键技术进行了研究,并对钻机进行了负载性能测试,钻机的各项性能参数达到设计要求。该钻机作为目前煤矿井下用转矩最大、起拔力最大的定向钻机,可有效提高顶板裂隙带大直径定向钻孔的施工效率。     

高位定向长钻孔钻进工艺研究

为了有效抽采邻近层和采空区瓦斯,提出了采用高位定向长钻孔替代顶板高抽巷进行瓦斯抽采,针对红阳三矿钻进施工时,推进阻力大等问题,进行了定向钻孔与回转扩孔相结合的钻进工艺试验,及不同弯度孔底马达与不同直径钻头组合的钻进工艺试验。试验结果表明:3-5号钻孔采用1.25°弯头孔底马达配备φ96 mm钻头钻进,钻进至350 m出现推进阻力大的问题,采用φ153 mm钻头扩孔至320 m,可以多钻进约120 m;3-2号钻孔采用1.25°弯头孔底马达配备φ104 mm钻头钻进,钻孔深度610 m;3-3号钻孔采用1°弯头孔底马达配备φ100 mm钻头钻进,钻孔深度616 m,通过减小孔底马达弯头角度、增大钻头直径均可以有效减小推进阻力,明显增加钻孔深度。     

全液压自动送钻技术控制系统的研究

本文结合全液压动力头式地面煤层气钻机的结构特点,根据给进机构数学模型及钻压控制经验公式,建立钻压控制模型,设计模糊PID控制器并进行了仿真分析。通过改变门限钻压值和岩石可钻性系数值大小,模拟钻进过程中地层变化和被控对象参数变化对系统的影响,经过仿真分析得出系统的响应速度快,超调量小,具有较好的适应能力和抗干扰能力。因此,用模糊控制来实现恒钻压控制是可行的,对实现钻机的自动化、智能化控制具有一定的指导意义。     

ZYWL-6000DA型定向钻机给进机构设计与分析

为了研制出适合煤矿井下水平定向钻进的定向钻机,对ZYWL-6 000DA型定向钻机的关键部件给进机构进行了设计研究。对比分析了油缸-链条给进机构与双液压缸给进机构的结构特点,设计出双液压缸给进机构;并用有限元分析软件ANSYS对给进机构进行了整体应力分析。     

ZYWL-6000DS型定向钻机在采空区水治理中的应用

为了探放7301工作面采空区内积水,消除水害威胁,防止7303工作面材料巷道掘进期间发生透水事故,采用定向钻进技术施工2个钻孔。定向钻孔按预期设计轨迹进行钻进,精确探测了采空区积水位置,并进行了分层位有序放水,其中1#孔钻进至积水区水位中部,透水后出水量约120 m ^3/h;2#孔钻进至积水区水位底部,透水后出水量约100 m^ 3/h,有效解决了采空区水灾害。     

厚煤层顶板定向大直径长钻孔瓦斯抽采技术研究与应用

目前煤层顶板定向钻孔不同程度存在着一次性成孔孔径小、二次扩孔工序繁杂；钻孔层位及配套设备选择不合理，导致钻孔钻进速度慢、塌孔严重、成孔长度短等问题，直接影响瓦斯抽采效果。针对该问题，通过对煤层顶板覆岩岩性、采空区覆岩垮落后裂隙发育规律以及瓦斯运移规律进行综合分析，优化了钻孔层位选择及设计参数；根据岩性、钻孔设计孔径及钻进长度，选配了扭矩23 kN·m的打钻设备。钻孔负角度钻进过程中，采取快速出渣、综合护孔等关键技术，有效提升了钻孔成孔速度。通过工程实践，钻孔钻进效率提升至129 m/d,单孔成孔长度达到1 071 m,实现了直径153 mm定向钻孔一次性成孔并沿走向一次性覆盖整个工作面，实现了大直径长钻孔高效瓦斯抽采。