轴向振动对近水平孔管柱减摩及屈曲的影响

为了解决近水平长钻孔孔内管柱受压后摩阻增大甚至管柱屈曲变形的问题,提出了轴向振动减摩和防屈曲方法。首先,建立了轴向振动减摩的力学分析模型,分析了振动减摩的内在力学机制;其次,建立了振动减摩的有限元模型,研究了激振力、激振频率对于减摩效果的影响关系,并通过现场试验进行了验证。研究结果表明：单个振动周期内管柱与孔壁摩阻存在方向变换现象,降低了单个振动周期内的平均摩阻;激振力越大,减摩效果越好;轴向振动的幅值和频率达到一定门限值后能够有效防止管柱屈曲变形,降低管柱摆动;对于长为200 m、直径为89 mm的通缆钻杆管柱,当激振力大于等于5 kN时,能够大幅度减小管柱与孔壁摩阻,防止管柱屈曲;平均摩阻与振动频率呈倒对数关系,随着激振频率的增大,平均摩阻先减小而后趋于稳定,当激振频率大于等于6 Hz后减摩效果趋于稳定。该研究结果对于减摩防屈曲钻具的研制以及钻孔工程施工具有指导意义。     

煤矿井下定向深孔复合钻进减阻规律研究

复合钻进对于提高综合钻进效率、提高系统钻进能力、改善孔内环境以及实现钻孔轨迹精确控制均有积极意义;尤其是对于定向深孔,复合钻进能够起到很好的减阻作用。分析了复合钻进时钻柱运动状态,提出了转滑比概念;运用动力学有限元分析方法研究了转速、给进速度对摩阻的影响,得出了转滑比与减阻效率的影响关系。通过现场试验验证了模拟分析结果,并总结出了适用于硬岩定向钻进的复合减阻钻进工艺。     

张集煤矿灰岩顺层定向钻进托压效应及影响因素分析

针对张集煤矿坚硬灰岩顺层定向钻进中发现的钻孔孔深与孔口给进压力之间的变化规律,在400~500 m孔深时出现托压现象,运用钻柱弹性送钻理论对托压效应产生的机理进行了分析,能够很好地解释张集煤矿坚硬灰岩顺层定向钻进中发现的规律,托压效应的产生主要是受到了钻孔摩阻的影响。在此基础上,对托压效应的影响因素进行了分析,主要影响因素有:地层岩性、曲率和位移、垂深与岩屑、孔深、自重与给进压力,并从减小坚硬岩层滑动定向钻进托压效应影响的角度出发,从减小钻柱与孔壁的摩阻、研发减阻降摩工具和复合钻进方面给出了优化建议。     

强力起拔工艺在煤矿井下定向钻孔卡埋钻事故处理中的应用

近年来煤矿井下定向钻进技术发展迅速,随着钻孔深度的增加卡埋钻事故发生的概率也在增加.介绍了强力起拔处理卡埋钻事故的方法,结合实例介绍了强力起拔处理事故的工艺及相关参数.最后总结了采用强力起拔处理卡埋钻事故的相关事项,为类似事故处理提供借鉴.     

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。     

定向钻进技术在张集煤矿掩护巷道掘进探放水中的应用

定向钻进技术是煤矿井下深孔顺层钻进的有效手段。张集煤矿为了保证巷道掘进安全,引进该技术进行设计运输巷底部灰岩顺层探放水钻孔施工,保护范围覆盖设计巷道左侧和右侧40 m,设计钻孔3个。通过现场应用,完成1#钻孔孔深518 m,1-1#钻孔孔深483 m,2#钻孔孔深558 m,未见地层出水,成功实现了掩护巷道掘进探放水目的,并总结出"钻进岩性变化、地质资料判断、钻进方向指导、地质资料修正"探索式循环渐进钻进方法、"定向+复合"控层钻进方法和硬质岩层低速磨削开分支技巧等实践经验。张集煤矿使用顺层定向长钻孔替代了普通探放水钻孔,成为该矿掩护巷道掘进探放水钻孔施工的新技术。