大直径深反井施工新技术

介绍了新型反井施工的详细工艺,在介绍各工序时引入定向钻进、新型反井钻机、竖井掘进机、滑模等与反井施工相关的新技术,最后介绍了这些新技术在煤矿井筒施工的应用实例,为大直径深井筒施工方案选择提供参考。     

全断面竖井掘进机凿井围岩分类指标体系与评价方法

针对全断面竖井掘进机凿井过程中软弱或破碎围岩失稳坍塌、高硬度岩石难破碎、地层涌水、地层节理构造等一系列地层复杂性带来的工程难题,开展了适用全断面竖井掘进机凿井的围岩分类指标体系与评价方法研究,考虑了全断面竖井掘进机凿井"岩"与"机"互馈作用下各因素的独立性和相关性,构建了围岩分类指标体系与评价方法,提出了全断面竖井掘进机凿井地层适应性综合判识方法。首先基于全断面竖井掘进机凿井工艺特征,分析了竖井掘进机凿井面临的地质难题以及防控措施,围绕竖井掘进机凿井"岩-机"相互作用下围岩岩石力学特性、装备破岩能力、岩体构造特征、围岩与装备相互支撑、地层防治水等多因素的影响,提出了围岩分类指标选取原则,构建了岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性3个准则层指标以及所属13个基础评价指标组成的评价指标体系框架;确定了围岩分类指标体系权重,并采用模糊综合评价和百分制方法量化基础指标,构建了多维矩阵结构围岩分类评价数学模型,经计算和分析将岩石可切割性、围岩自稳性、地层控水性划分为有利、一般有利、适中、不利和很不利5类,进而根据计算结果将竖井掘进机凿井围岩条件分为Ⅰ～Ⅴ类,评判了全断面竖井掘进机凿井与地层之间的...     

定向导孔全角变化率对大直径反井钻具扫孔影响研究

定向反井钻井施工时,首先使用定向钻机钻进先导孔并实现钻孔轨迹控制,随后使用反井钻机扫孔扩大先导孔。但由于先导孔存在偏斜,导孔轨迹的全角变化率会对大直径钻具的扫孔产生较大影响。通过弯曲应力理论分析,建立先导孔轨迹全角变化率与大直径反井钻具之间的关系|通过先导孔偏斜实测数据分析,建立先导孔轨迹模型|通过定向反井钻井工业性试验,研究导孔全角变化率对大直径反井钻具扫孔的影响程度。结果表明：该方法能够准确预测钻具扫孔时的状态,为保证大直径深井反井法施工过程中的钻具安全顺利扫孔提供理论与技术支撑。     

立井钻井机钻头楔齿滚刀失效分析与改进措施

介绍煤矿立井钻井机楔齿滚刀破岩机理及其影响破岩效率原因分析,结合现场使用经验,总结分析楔齿滚刀失效形式及其产生原因.针对楔齿滚刀铸造工艺、轴承密封结构及滚刀在钻头体的布置结构等,提出了设计改进意见,以保证楔齿滚刀破岩的高效性,延长使用寿命.     

竖井钻机用楔齿滚刀失效探讨

针对目前竖井钻机用楔齿滚刀使用寿命短、成本高等问题,分析了楔齿滚刀常见的刀齿、刀壳、轴承和密封等失效形式及其形成的原因。并从轴承结构、密封结构、边刀刀壳背锥结构、刀壳铸造工艺和滚刀装配工艺等方面提出了改进技术措施,使压差补偿活塞运动到底部的时间从306h提高到了517 h,刀齿和刀壳外圈的硬度从HRC37～41提高到HRC50～56,提高了滚刀的密封效果和耐磨性。避免滚刀发生突发性的早期失效,从而延长滚刀的使用寿命,缩短钻井时间,提高钻进效率,降低钻井成本。     

大直径暗立井反井一次成井施工技术

针对目前大直径暗立井施工存在的效率低、安全性差等问题,提出了反井一次成井工艺。介绍了反井钻机设备选型、施工现场布置、井下运输与安装、导孔与扩孔钻进等施工过程及注意事项。该工艺在煤矿、非金属矿、水电站等行业的地下工程进行了应用。实践表明,在考虑设备重量、外形尺寸、起吊点等因素基础上,选用模块化反井钻机、分段连接基础钢梁、拼接式扩孔钻头等装备,采用履带底盘运输、在硐顶安装多组吊运锚索等方法,在施工中合理布置稳定钻杆、严格控制钻进参数,反井一次成井技术能够实现大直径暗立井安全经济高效施工。     

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。     

大直径反井钻井穿越特殊地层关键施工技术研究

反井钻井具有机械化程度高、施工速度快、安全性好等特点,采用反井钻井建设接替采区通风立井时能够充分利用矿井井下已有巷道和生产系统,机械破岩相较于凿岩爆破岩石扰动程度低且井帮稳定性好,以及有利于矿山开采和闭坑后的保护环境的优势。地层条件是决定大直径反井钻井施工是否顺利进行的重要影响因素之一。根据拟建采区风井的地质条件和井筒设计要求,确定了具体的反井钻井装备及相关参数,提出了反井钻井穿越特殊地层施工的技术难点;给出了反井钻井基础平台修筑和采用预注浆技术加固不稳定地层的具体关键技术;通过通风和降温技术的实施,实现了反井钻井成功穿越含瓦斯煤层,为反井钻井建设接替采区通风立井提供了借鉴。     

唐安煤矿瓦斯抽排井反井钻机施工

唐安煤矿为高瓦斯矿井,地面瓦斯抽排井位于风井工业广场附近,直径1m,井深287m,采用反井钻机施工,先钻导向孔,再扩孔到直径1m。瓦斯抽排井主要工程由3部分组成:一是钻进深度287m、直径1m的瓦斯抽排立井;二是安装外径530mm、壁厚15mm的瓦斯抽排管路;三是安装埋深1.5m、长度400m的瓦斯抽排管路。由于施工方案科学合理,实现了安全快速施工。