松软煤层穿层孔抽放瓦斯弯曲钻孔施工技术

为了提高松软低透气性煤层瓦斯抽采效果,针对淮南某矿区煤层特点,在松软突出煤层穿层孔中采用造斜定向钻进技术,使钻孔轨迹在煤孔段产生弯曲,增加煤岩孔长度比,从而提高瓦斯抽放效果。煤孔段钻孔弯曲强度平均达2°/m,煤孔段长度最大达常规钻进长度的2.1倍。     

松软煤层穿层孔挠性钻具强造斜机理与过程研究

增加松软煤层穿层孔煤孔段的长度可以提高穿层孔单孔瓦斯抽采效果,利用挠性钻具组合施工煤孔段可以达到延长煤孔段的目的。本文建立了挠性钻具施工的力学模型,研究了强造斜的运动学特征,并提出了造斜过程的运动学曲线;根据力学模型及运动学特征,研究了强造斜钻进工艺,尽可能增加钻孔煤层钻遇率。     

穿层钻孔挠性钻杆研制及应用

针对高瓦斯工作面顶底板穿层钻孔有效抽采的煤孔段长度短,抽采率低的问题,研制了穿层钻孔挠性钻杆及其配套设备。通过三维建模计算分析,对挠性钻杆的结构进行优化设计;再通过室内模拟实验,测试挠性钻杆的抗扭强度、挠度及密封性能,试验结果表明,钻杆静态抗扭强度达到了4000N·m,挠曲率大于5°/m,且密封可靠,能够满足耐压8MPa的要求。现场工程实践表明:钻孔倾角20°~40°时,利用挠性钻杆施工钻孔的煤孔段长度达到设计长度2倍以上;倾角大于40°时,钻孔煤孔段长度达到设计长度1.5倍以上,钻孔煤孔段长度增大,瓦斯抽采率得到极大提高。     

基于钻孔轨迹精确测量的瓦斯抽采钻孔群空白带控制技术北大核心

在钻孔施工过程中经常由于钻杆自重、地质条件及钻进工艺的影响,造成钻孔实际成孔轨迹较设计轨迹偏差较大,钻孔的轨迹偏差导致瓦斯抽采钻孔覆盖区域空白带出现,影响瓦斯抽采效果。为掌握瓦斯预抽钻孔空白带分布情况,利用钻孔轨迹测量系统测量瓦斯预抽钻孔的轨迹,轨迹测量系统数据处理后可实现钻孔三维展示,可以从三维空间不同视角观测钻孔在不同方向上的偏移量,为钻孔空白带补孔提供数据支持;根据三维数据及三维成果展示钻孔空白带的分布,进行针对性补孔,提高瓦斯消突准确性,保证矿井安全生产。     

煤矿井下瓦斯高效精准抽采定向钻进技术与装备

井下定向钻孔可实现超前、区域、精准瓦斯抽采,是煤矿区瓦斯资源开发的重要技术手段。针对煤矿井下全域化高效精准瓦斯抽采需要,在“十三五”国家科技重大专项支持下,研发了井下旋转地质导向定向钻进技术装备、碎软煤层双动力头双管定向钻进技术装备、井下大直径高位长钻孔定向钻进技术装备等3种适用于不同含煤地层、不同类型瓦斯抽采定向钻孔施工的重大技术装备。其中井下旋转地质导向定向钻进技术装备的单根钻杆自动上卸时间55 s,典型故障诊断准确率90%,随钻地层探查距离≥0.5 m,旋转导向造斜力达到1.4 t,最大成孔深度达到820 m,提升了定向钻探装备智能化水平,实现了煤矿井下定向钻进从“几何导向”到“旋转地质导向”的跨越;碎软煤层双动力头双管定向钻进技术装备的套管动力头额定转矩6 000 N·m,钻杆动力头额定转矩3 000 N·m,护孔筛管直径达到Ф75 mm,0.3≤f≤0.5(f为煤岩层坚固性系数)的碎软煤层中孔深250 m以上钻孔的成孔率达到75%,将定向钻进适用地层范围由f≥0.8拓宽至f≥0.3,实现了碎软煤层区域递进式瓦斯抽采;井下大直径高位长钻孔定向钻进技术装备的额定转矩23 000 ...     

唐口煤矿高位定向钻孔工艺的优化及应用

基于采空区顶板竖"三带"理论和"O"形圈理论,并结合矿井实际情况,确定了唐口煤矿高位定向钻孔轨迹设计参数。针对开孔煤层段和泥岩段的钻进情况,对高位定向钻孔工艺进行优化设计,提出将套管下入顶板以及采用螺旋定向钻杆用于泥岩段的方案。通过对高位定向钻孔工艺进行优化设计,可保证高位定向钻孔在泥岩段顺利爬升至设计高度,提高了瓦斯抽采效果。后期瓦斯抽采数据表明,高位钻孔轨迹参数选择合理,经过优化的高位定向钻孔工艺充分发挥了高位定向钻孔钻孔成本低、瓦斯抽采效果理想的优势。并针对现有的施工情况,提出终孔直径对抽采效果影响的研究思路。     

碎软煤层多层深孔钻进技术与装备

碎软厚煤层大采高工作面瓦斯治理时,采用多层钻孔才能覆盖整个采高,同时还须保证足够的钻孔深度,才能满足瓦斯抽采的需要。针对碎软煤层多层深孔施工对钻进装备的要求,研制了ZDY10000L大功率多层孔钻机,配套了宽翼片螺旋钻杆和优化了外平钻杆加三棱钻杆的组合式钻杆及配套压风排站钻进工艺。在赵庄煤矿1308工作面现场试验表明:钻机组合变幅机构开孔高度范围可达1.5~3.0 m,满足多层钻孔施工需要;钻机的自动升降装置提高了多层孔施工效率和安全性;采用该套技术与装备施工的瓦斯抽采孔平均孔深大于100 m,成孔率大于85%。     

抽放瓦斯弯曲钻孔施工技术

在煤矿抽放瓦斯穿层孔的施工过程中采用受控定向钻进技术 ,使钻孔在煤孔段发生弯曲 ,则可以延长钻孔煤孔段长度 ,增加煤岩孔段长度比 ,提高瓦斯抽放效率。介绍了抽放瓦斯弯曲钻孔施工的试验情况 ,在试验中使用强造斜组合钻具钻进 ,最大造斜强度达到 1 0 8°/m ,相对于原施工工艺 ,钻孔煤孔段最大延长 5倍以上。     

单一松软突出煤层瓦斯治理实践

针对单一松软突出煤层瓦斯治理钻孔抽采难的问题,梁北煤矿通过选择大功率钻机和三棱钻杆,提高抽采钻孔的钻进深度和成孔率,有效消除了工作面中部的预抽"空白区";通过采用"双子孔"防喷技术,解决了水力扩孔时易喷孔的问题;通过改进抽采钻孔封孔工艺,提高封孔质量,提高了单孔抽采量和瓦斯抽采浓度。采用新装备和新工艺后,实现了抽采达标,有效消除了瓦斯突出危险性并解决了瓦斯超限问题。     

贵州大湾煤矿复杂地层井下定向钻进施工技术

针对大湾煤矿地区复杂煤层地质构造,采用前进式开分支孔布孔方法,用于探测煤层顶底板位置,精确探明煤层走向,为抽掘采提供依据,为后续工作做好前期准备。贵州大湾煤矿在历年瓦斯鉴定中均被定为瓦斯矿井,瓦斯孔施工采取普通钻进工艺时,会遇到钻进工作量大、孔深达不到要求、施钻轨迹无法精准控制、钻孔瓦斯浓度抽采率低等问题。采取顺层定向孔方法在已探明的煤层中施工长距离钻孔,可实现对复杂煤层远距离瓦斯抽采。现场试验表明:采用前进式开分支孔工艺,能够实现复杂煤层地质构造精确探顶,探明钻孔见煤段高达75%;通过优化钻孔设计与高精度控制钻孔轨迹大大增加了顺层定向孔在复杂煤层中的覆盖率,钻孔见煤段达63.7%,提高了瓦斯抽采效率,为巷道的抽掘采工作打好了基础。