厚基岩地层竖井钻机钻井法钻进技术参数及其速度分析

竖井钻机钻井法具有施工安全性好、机械化程度高、井壁质量好等优点,可实现打井不下井,本质安全的目标。分析了我国西部与中东部钻井地层的差异性,中东部地层基岩占比不超过20%,而西部地层基岩占比超过80%;针对西部煤系地层厚基岩特性、井筒设计和钻机能力等条件,分析并计算了厚基岩地层竖井钻机钻井直径、深度和钻进分级,提出了进风立井“一钻成井”和回风立井“一扩成井”的钻井工艺;分析了不同地层条件下机械破岩钻进的钻压、转速等技术参数及对应的钻进速度,一次全断面钻进φ8.5 m井筒,钻头的破岩面积近56.8m²,宜采用低钻压和低转速的方式钻进,而φ4.2 m钻头超前钻孔和φ8.5 m钻头扩孔钻进时,可适当提高钻压以达到体积破岩的目的;根据钻井工程数据实测统计,进风井φ8.5 m全断面一次钻进深度达到491.0 m,最高月进尺62.3 m,回风井φ4.2 m钻头超前钻进深度513.1 m,最高月进尺110.4 m,φ8.5 m钻头扩孔钻进深度为511.0 m,最高月进尺171.3 m。陕北可可盖煤矿中央进、回风竖井是竖井钻机钻井法在西部煤系地层的首次成功应用,可为西部厚基岩地层竖...     

钻井壁后注浆引起井壁上浮

孤山煤矿从1975年以来,用钻井法施工了北井主井和风井、南井主井和风井4个井筒。今年1月8日,南风井壁后注浆,发生井壁上浮3.4米事故,处理后下沉1.8米,实际井壁上浮1.6米。孤山南风井深289.6米,表土层厚度182.5米。表土层以粘土和砂层为主,含水丰富。基岩为砂岩、石灰岩,较坚硬。 1981年5月开钻,12月钻进结束。钻进深度184.5米,钻进直径5.5米,分1次超前     

特厚表土层钻井法成井技术

主井采用Φ4.0m超前钻和Φ7.1m、Φ8.7m两级扩孔钻进方案,风井采用Φ4.0m超前钻进和Φ6.1m、Φ7.8m及Φ9.0m三级扩孔钻进方案。Φ4.0m超前钻钻头根据不同情况,分别使用刮刀钻头和锲齿滚刀钻头。各级扩孔钻井深度根据井壁锅底设计形状确定。     

深井钻井的井壁结构和支护方法

我国煤矿使用钻井法凿井中,多数井筒以钻进表土层为主。随着专用钻机性能的提高,钻进井筒将向全深深井发展,淮北童亭主井设计钻进600米井筒全深,但在井壁支护方法上仍采用在洗井液中漂浮下沉的方法(见“建井技术”1983年第1期)。虽然这种方法简单,施工质量好,而对深井,特别是下半部是基岩时,由于施工载荷大,造成基岩部分井壁很厚,技术上和经济上都将是不够合理的。本文拟对深井钻井的井壁结构和施工方法的改进提一些探讨性意见。     

采空区瓦斯抽采高位钻孔施工技术及发展趋势

为了解决采用专用巷道和埋管法抽采工作面采空区瓦斯存在的施工成本高、效率低等问题,基于顶板高位钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯抽采技术原理,提出由预抽钻孔和高位钻孔构建的煤与瓦斯共采体系,分析了现有回转钻进技术和滑动定向钻进技术施工高位钻孔的优点和不足,介绍了最新开发的复合定向及大直径回转扩孔钻进技术方法与试验应用情况,高位定向钻孔成孔深度达到1 026 m,成孔直径达到153 mm;同时针对当前高位定向钻孔存在的一次成孔直径小、二次回转扩孔速度慢、裸孔完孔易堵塞瓦斯抽采通道等问题,提出大直径一次成孔技术、复合扩孔钻进技术和筛管完孔技术的发展趋势,以进一步提高高位定向钻孔的一次成孔直径、钻进效率、钻孔深度和钻孔利用时间,降低施工风险,提高高位钻孔经济性和瓦斯抽采效果。     

随钻型水力扩孔钻头的研用

针对穿层钻孔煤层段掏洞施工时存在垮孔严重、排渣困难、钻孔工序复杂、扩孔直径受限等问题,研制了一种随钻型水力扩孔钻头,并进行了现场试验。结果表明:在穿层钻孔施工中,钻头可实现一次下钻同时完成先导孔施工和水射流扩孔施工,大大缩短了施工周期,节约了钻孔成本;在射流扩孔方面,采用8 MPa的压力,每钻进1 m可冲出煤粉约1 t,煤孔直径扩大了约8.4倍,达到了增加煤层暴露面积和卸压范围的目的,从而提高了煤层的透气性,增大了煤层的抽采半径。     

水电工程大直径反井钻机一次扩孔成型施工技术的应用

云南以礼河四级电站复建工程2#引水竖井采用大直径反井钻机一次扩孔成型施工技术,成功钻进直径4.5 m井筒,改变了水电工程以往开挖大直径井筒使用反井钻机先钻小井,再由上向下刷大井筒的模式。实践证明,该施工技术安全、可靠、效率高、经济性好,对大直径反井钻机一次扩孔成型施工技术在水电行业中的推广应用具有指导性的意义,为以后水电站竖井设计和施工提供了新的思路。     

大直径矿山充填孔潜孔锤深孔施工技术

本项目施工采用大直径矿山充填孔潜孔锤施工技术,先施工导向孔、后分级扩孔的方式进行施工,钻孔终孔直径1000mm,终孔孔深350m,这个成绩创造了大直径基岩空气潜孔锤钻进最大深度的全国施工记录。本钻孔的成功施工,为后期大直径基岩深孔钻探积累了丰富的施工经验,总结了存在的问题和不足、需要改进的方向,为以后施工同类矿山救生孔、通（抽）风孔、充填孔等大直径基岩深孔工程提供了可靠的技术支持。     

反井钻机在立井井筒延深工程中的应用

介绍了LM-120反井钻机在国投新集三矿主井井筒延深工程中的应用情况。该井筒延深215m。施工中采用反井钻机先自上而下钻导向孔,再自下而上扩孔成反井,最后采用人工钻爆法自上而下刷砌成井。在导向孔钻进时,根据具体地层情况,钻进到一定深度后,进行1次或多次孔内压力注浆,充填裂隙,加固岩层,保证了扩孔和刷砌井筒时围岩稳定,不漏水。     

基岩大口径垂直钻孔施工实践

针对基岩中施工大直径垂直钻孔的难点,介绍了采用小径导向孔、加放活导向器、用小径导向孔对大口径钻孔进行监测、使用具有超前导向的大口径扩孔钻头等技术措施,成功实现了在基岩中施工大口径垂直钻孔和全孔下放大直径钢管的施工过程。     

钻井法施工深厚粘土层及硬岩井筒

永煤集团城郊煤矿北一风井净直径5.0m，井筒设计总长度436m，井筒穿过冲积层厚364.4m，主要由砂质粘土和粘土组成；穿过基岩风化带厚33.6m；穿过完整基岩厚38.0m，岩石硬度较大。井筒采用钻井法施工，分级钻进，施工安全顺利，工程质量优良，扼要介绍了井筒钻井法施工情况。     

反井钻机在立井井筒延深工程中的应用

介绍了LM-120反井钻机在国投新集三矿主井井筒延深工程中的应用情况.该井筒延深215m.施工中采用反井钻机先自上而下钻导向孔,再自下而上扩孔成反井,最后采用人工钻爆法自上而下刷砌成井.在导向孔钻进时,根据具体地层情况,钻进到一定深度后,进行1次或多次孔内压力注浆,充填裂隙,加固岩层,保证了扩孔和刷砌井筒时围岩稳定,不漏水.     

反井钻机在立井井筒延深工程中的应用

介绍了LM-120反井钻机在国投新集三矿主井井筒延深工程中的应用情况。该井筒延深215m。施工中采用反井钻机先自上而下钻导向孔，再自下而上扩孔成反井，最后采用人工钻爆法自上而下刷砌成井。在导向孔钻进时，根据具体地层情况，钻进到一定深度后，进行1次或多次孔内压力注浆，充填裂隙，加固岩层，保证了扩孔和刷砌井筒时围岩稳定，不漏水。     

复杂顶板高位定向长钻孔钻完孔技术

针对亭南煤矿顶板高位定向钻孔施工存在的开孔段地层破碎、定向孔段泥岩缩颈、两级扩孔效率低和瓦斯抽采通道易堵塞等问题,提出了复杂顶板高位定向长钻孔钻完孔技术;集成了大直径套管护孔、缩颈地层扩孔、双级双速一次扩孔和钢筛管完孔等关键技术,配套了大功率定向钻机、泥浆泵车、随钻测量装置、液动螺杆钻具和双级双速扩孔螺杆钻具等钻进装备。在亭南煤矿3410工作面钻场进行了现场应用,顺利施工了2个顶板高位定向钻孔,成孔深度分别为511、610 m,孔径?200 mm,单班扩孔进尺在60 m以上,全孔下入?89 mm护孔钢筛管,钻进过程安全高效,为复杂顶板高位定向钻孔施工提供了一种新的技术途径。     

煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔双级双速扩孔钻头研究北大核心

双级双速扩孔工艺技术可以实现煤矿井下顶板高位大直径定向钻孔的一次高效扩孔,克服常规正向多级扩孔技术方法提下钻工作量大、辅助钻进时间长和钻具安全性较差等局限性。扩孔钻头是实施多动力双级双速扩孔技术的关键工具,为进一步提高双级双速扩孔的碎岩效率,对双级双速扩孔钻头的冠部剖面形状、切削齿直径和切削齿结构参数进行优化设计;在此基础上建立了双级双速扩孔钻头和对应地层三维模型、有限元模型,采用动态分析软件模拟研究3种不同钻头直径的碎岩效果;优选一级钻头ф165~ф152 mm、二级钻头ф165 mm的钻头直径配比,利用新设计的双级双速扩孔钻头进行现场试验,完成2个120 mm钻孔一次钻扩至200 mm实钻施工,累积扩孔进尺474 m,扩孔综合钻效为5.6 m/h,最高钻速可以达到7 m/h。结果表明:双级双速一级钻头能够有效减少二级钻头的碎岩难度,延长钻头寿命,满足双级双速工艺要求,大大提高顶板高位大直径综合钻进施工效率。     

顶板高位定向大直径长钻孔钻进技术与装备

顶板高位钻孔是治理采空区瓦斯的有效技术手段之一,利用随钻测量定向钻进技术施工顶板高位定向钻孔可显著改善采空区瓦斯治理效果和经济效果。针对当前顶板高位定向钻孔钻进深度浅、钻进效率低和安全措施不够等问题,研制了大功率定向钻进装备、优化了钻进成孔工艺方案和扩孔钻具级配、开发了复合定向钻进技术和大直径扩孔技术等,形成了完整配套的定向钻进技术与装备。现场试验施工的大直径顶板高位定向长钻孔孔径达到153mm,孔深达到1026m,先导孔钻进效率大于41m/班。试验结果表明,研究的钻进技术和装备满足大直径顶板高位定向长钻孔实钻深度、直径和速度的需要,可用于大型工作面的采空区瓦斯抽采治理,对煤矿安全高效开采意义重大。     

基于急倾斜煤层钻孔的大直径扩孔钻头研究

针对急倾斜煤层大直径钻孔采用大型机械施工造价昂贵、效率低下,采用普通钻机施工需多次更换钻头进行反复扩孔的问题,自主研制了一种"刮刀扩孔钻头"和"截齿扩孔钻头",能够充分利用煤层松软易碎的特点快速钻进形成大直径钻孔,提高了钻进效率,降低了工人劳动强度。     

ZYWL-13000DS大功率定向钻机研制与应用

常规定向钻机主要用于近水平顺煤层钻孔施工,回转转矩一般为3 000~6 000 N·m,一次成孔直径为96 mm。针对常规定向钻机转矩小、成孔直径小、不能完全满足煤层顶板高位定向钻孔的施工要求等问题,研制了适用于大直径高位定向钻孔施工的大功率定向钻机。通过研制大转矩动力头、大起拔力给进机构、高强度外平内墩粗定向钻杆、大流量泥浆泵车,大大提高了定向钻机在大直径高位定向钻孔施工过程中抱钻、卡钻等事故的处理能力,提高了定向钻机的地层适应性。进行了高位大直径定向钻孔试验,在试验过程中,首次尝试了扩孔开分支法,并成功完成分支孔钻进。针对扩孔时无法进入原钻孔的问题,设计了带导向作用的双极扩孔钻头。     

钻井法凿井

1.基本情况钻井法凿井是采用大型钻井机经一次或几次扩孔施工竖井井筒的方法,钻进时孔内充满泥浆,以保证井帮不坍塌,破碎下来的岩屑,用压气提升反循环洗井通过钻杆提升到地面。并在钻成的钻孔内,将预制井壁在泥浆中悬浮下沉到底,最后壁后环状空间充填水泥浆及石碴固井。全部作业在地面进行,机械化程度高,施工安全,成井质量好,是通过深厚不稳定地层的有效方法。     

地表大直径超深瓦斯抽放井的施工

利用定向钻进和反井扩孔新技术，成功地在平煤集团天安四矿施工了地面大直径超深瓦斯抽放钻孔。给出了施工工艺步骤：上部表土层人工挖孔，导向孔施工，扩孔，下套管和固井。提出了质量保证措施和安全注意事项。