煤矿井下近水平定向钻技术研究与应用

为了提高煤矿井下瓦斯抽采孔的钻孔深度和瓦斯抽采效果,采用煤矿井下近水平定向钻技术在煤层施工近水平长钻孔、多分支孔。系统介绍了该定向钻技术及不同煤层条件下成孔方法,然后根据定向钻孔在煤层施工特点,分析在煤层施工近水平定向钻孔所面临地质条件复杂、钻孔轨迹难控制、钻孔事故复杂等技术难点,总结现场施工经验,形成一套适合定向钻孔施工的常用钻具组合、施工流程、钻孔轨迹控制等工艺方法。该定向钻技术在杜儿坪煤矿、双柳煤矿的成功应用说明其满足最大孔深大于500 m和煤层钻遇率大于90%的瓦斯抽采孔施工要求。     

煤矿井下瓦斯定向抽采钻孔技术研究

钻孔抽采煤矿井下瓦斯,是我国煤矿业高效治理、预防瓦斯灾害的重要措施。为深入探讨井下瓦斯定向抽采钻孔技术在提高煤矿安全性中的关键作用,笔者以概述井下瓦斯预抽技术为出发点,分析了扇形布孔、倾向布孔、常规钻孔布孔的具体内容,并在此基础上,全面介绍了井下瓦斯定向抽采钻孔技术,诸如顺层瓦斯钻孔布置技术、井下瓦斯穿层抽采技术与井下瓦斯钻孔施工技术,以及定向钻进系统的主要内容。     

大直径定向钻孔钻进工艺在寺河矿的应用

本项目针对寺河矿井煤层瓦斯含量较大、抽采效率低下等问题,分析了工作面瓦斯具体分布范围,确定了有效抽采途径,并选取了与大直径定向钻孔工艺技术相配套的各项设备参数,确定了钻孔设计位置及具体施工方法,最后进行了工业试验,结果验证了此项技术可以提高瓦斯抽采的效率,为井下工作面生产安全提供了安全保障.     

顶板千米定向钻孔在寺河煤矿二号井中的应用

结合ZDY6000LD型井下千米定向钻机的特性,在回采工作面同时施工顶板走向高位钻孔和顶板千米定向钻孔,在回采过程中对比两种钻孔瓦斯治理效果表明,顶板千米定向钻孔与顶板高位钻孔具有相同的抽采效果,但顶板千米定向钻孔具有施工钻场数量少、钻机移动次数少和钻孔工程量少的优点。     

煤矿井下近水平定向钻进中的随钻测量技术

随钻测量是煤矿井下近水平定向钻进中的关键技术之一.本文介绍了我国煤矿井下近水平定向钻进技术的发展概况及随钻测量系统的原理与构成,并对煤矿井下的定向钻进随钻测量技术的发展、应用进行了讨论和展望.     

煤矿井下巷道梳状定向钻孔轨迹设计方法

为了快速有效抽采松软煤层掘进巷道围岩瓦斯,结合定向千米钻机性能,提出采用梳状定向长钻孔"横向"或"纵向"布置方式远距离掩护预抽掘进巷道围岩煤体瓦斯。根据掘进工作面特征,按梳状定向长钻孔设计流程,总结出钻孔轨迹设计原则,并借鉴定向井设计与计算理论,提出三段式斜平面法设计梳状定向长钻孔,明确了钻孔轨迹空间位置的点、线、面之间的关系,简化优化钻孔轨迹设计参数,降低钻孔施工风险。最后以余吾煤矿某掘进巷道为例,详细介绍了斜平面设计方法,分析表明三段式斜平面设计梳状定向钻孔的方法满足工程精度,减少了设计工作量,提高了工作效率。     

青龙煤矿底板定向钻孔施工分析

针对贵州青龙煤矿低透气性煤层,在21605底抽巷设计底板穿层定向钻孔,进行16#煤层治理瓦斯。首先,根据钻遇地层情况,确定定向钻孔在底板的开孔层位,然后通过分析在施工定向钻孔中出现的问题,对定向钻孔的最初设计进行优化,确保定向钻孔施工顺利,进入目标煤层,并在目标煤层中得到有效延伸,从而进行瓦斯抽采。通过本次施工可知,只有定向钻孔在目标煤层中有效延伸,才可减少抽采盲区,以达到瓦斯治理的效果,为煤矿安全掘进提供保障。     

煤矿井下近水平定向钻进配套钻杆的研制

针对进口定向钻进装备配套钻具在使用过程中出现的问题,结合我国煤矿具体地质赋存特点和定向钻进技术要求,通过对定向钻进配套钻具工作条件分析、材料优选、结构优化和性能检测,确定了中心通缆钻杆的螺纹结构和信号传递装置结构,研制成功了高强度(￠)73 mm中心通缆钻杆及其配套钻具,并制定了钻杆的性能检测标准.现场工业性试验期间,利用(￠)73 mm中心通缆钻杆实现了煤矿井下近水平定向钻进钻孔深度1 212 m,钻进过程中信号传递实时、高效、可靠,可满足煤矿井下随钻测量千米孔深定向钻进的使用要求.     

煤矿井下定向钻孔轨迹设计与控制技术

为了更好地控制钻孔轨迹,通过研究煤矿井下定向钻孔轨迹算法,得出钻孔轨迹设计参数,按照钻孔设计步骤系统总结出钻孔轨迹参数设计准则以指导钻孔轨迹设计,并给出利用实钻对钻孔轨迹设计优化方法.通过研究定向钻造斜规律得出工具面向角是影响螺杆钻具改变钻孔轨迹主要因素,结合地层硬度、重力作用等因素对钻孔造斜影响,得出利用工具面向角预测钻孔轨迹方法.最后根据定向钻造斜规律和施工经验归纳总结出满足不同钻孔轨迹控制需求的工具面组合,以控制钻孔轨迹在目标区域的施工.     

顾桥煤矿顶板复杂地层高位定向钻孔技术

针对顾桥煤矿顶板复杂地层中施工高位定向钻孔时存在的目标层较薄、成孔困难的问题,选配了合理钻具,通过地层探查定向钻孔确定了顶板复杂地层结构及地层信息进而优化了定向钻孔目标层位置,总结了复杂地层中定向钻孔轨迹控制经验,最终在顾桥矿顶板复杂地层中成功施工了7个孔深500 m以上的高位定向钻孔,提高了复杂地层中高位定向钻孔成孔率,有利于高位定向钻孔抽采瓦斯技术在复杂地层中的推广应用。     

近水平千米定向钻机在矿井瓦斯抽采中的应用

针对目前井下常规钻机能力偏小,瓦斯预抽期较短,矿井掘抽采比例严重失调的现象,采用VLD-1000型和ZDY6000LD型井下千米定向钻机,根据工作面掘进、回采接续和目标区域瓦斯赋存的特点设计、布置钻场钻孔。详细介绍了钻孔施工过程、施工情况及瓦斯抽采效果,千米定向钻进相比于传统常规钻进工艺,定向钻孔的单孔成孔距离、钻孔煤孔比例、瓦斯抽采浓度分别为原穿层钻孔的6.0、2.3、2.0倍,具有瓦斯抽采率高、预抽期延长、钻孔施工适应性强、钻孔覆盖范围大等特点。     

水平定向钻孔在大佛寺煤矿瓦斯抽采中的优势探讨

煤矿井下水平定向钻孔在煤矿瓦斯抽采中具有明显的技术优势。通过对大佛寺煤矿常规钻孔工作面瓦斯治理技术的分析,指出了其中不足;经过对定向长钻孔钻进工艺、布孔技术进行分析以及通过大佛寺煤矿现场应用,得出定向长钻孔有利于实现工作面瓦斯区域集中抽采的结论;瓦斯抽采统计数据分析对比证明定向长钻孔瓦斯抽采效率要明显优于常规钻孔。     

水平定向钻进技术在胡底煤矿地质构造勘探中的应用

定向钻孔技术可以精确控制钻孔轨迹,可满足胡底煤矿对探明地质构造的要求。该矿采用ZDY6000LD型钻机施工4个近水平定向钻孔,精确探明主运、辅运石门的煤层走向,为抽掘采衔接提供了依据。介绍了胡底煤矿地质构造勘探定向孔的设计依据及钻进工艺。     

千米定向钻进技术的应用现状及问题探讨

千米定向钻进技术能够实现长钻孔定向钻进和对钻孔轨迹的精确控制,可以提高钻孔瓦斯抽采效率,但在实际应用过程中还存在诸多问题。总结了千米定向钻进技术的应用现状及存在的问题,并指出千米钻进技术必须在其技术的适用性、钻进参数和抽采参数匹配的合理性,以及使用的安全、经济效益等方面加强研究,才能充分、高效地发挥其技术优势。     

定向钻进技术在煤矿采空区疏放水中的应用

针对王家岭煤矿20105采空区积水量大、严重影响20103工作面正常掘进的情况,通过对老空水赋存进行分析,结合矿区地质情况,确定采用定向钻孔疏放采空区老空水技术。实践表明,定向钻孔疏放老空水可有效解决采空区水害问题,为工作面安全掘进提供了保障。     

煤矿井下梳状定向孔钻进技术与装备

为解决松软煤层瓦斯抽采孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题,利用梳状定向孔钻进技术在松软煤层稳定的顶底板岩层施工长距离主孔,再从主孔开梳状分支孔进入目标层位,实现对松软煤层瓦斯远距离与区域抽采。根据梳状孔在松软煤层施工特点,研制了梳状孔施工所需钻探设备,研究出不同梳状孔类型的施工工艺。梳状定向钻技术在朱仙庄和九里山煤矿应用效果表明：该技术满足孔深大于500 m施工要求,可实现软煤中本煤层和采空区卸压瓦斯治理,在采空区卸压瓦斯治理中单孔最高日抽采瓦斯纯量4 224.3 m3,为松软煤层瓦斯治理提供了新的技术途径。     

顺煤层随钻测量定向钻进技术在金泰煤矿的应用研究

针对金泰煤矿待掘区域普通钻孔瓦斯治理存在的钻孔深度浅、轨迹不可控和抽采效率低等问题,基于煤矿井下随钻测量定向钻进技术,集成了有线随钻测量技术、双动力复合钻进技术和缓升倾角探顶技术等关键技术,配套了定向钻机、液动螺杆马达、随钻测量装置、中心通缆钻杆和定向钻头等装备,提出了顺煤层随钻测量定向钻进技术。在金泰煤矿10605运输顺槽开展了现场试验,共施工9个顺煤层定向钻孔,最大进尺232 m/d,最大孔深552 m;单孔抽采瓦斯浓度最高可达96%,单孔抽采瓦斯纯量最大可达0.66 m³/min,分别为普通钻孔6倍和20倍;主管路瓦斯抽采浓度提高到50%以上,抽采纯量提高到4 m³/min以上。应用顺煤层随钻测量定向钻进技术显著提高了本煤层瓦斯抽采效果,达到了超前掩护巷道掘进的目的,可为矿井瓦斯治理提供一种新的技术途径。     

提高水平定向钻进用钻杆制造质量和应用水平的探讨

对水平定向钻进（HDD）用钻杆的工作状况及主要失效形式进行了分析，对整体锻造钻杆和摩擦焊焊接钻杆进行了比较，对提高HDD钻杆质量的方法进行了探讨，并对使用中应注意的问题提出了一些建议。     

水平定向对接穿越及导向技术研究

水平定向对接穿越技术有效解决了传统水平定向钻进无法完成长距离穿越,以及无法穿越两侧均含砾石等复杂地层的问题.介绍了水平定向对接穿越技术以及该技术在国内外的应用,详细分析了基于三轴加速度计和三轴磁阻传感器的对接穿越导向技术,基于轴向磁铁产生的磁场建立了对接模型.