煤矿井下钻孔钻进参数检测装置研究

针对目前煤矿井下瓦斯钻孔完孔程度和成孔率低的现状,以ZDY系列钻机为研究基础,通过理论分析,确定了钻进参数检测装置的设计方案、组成部分、分析软件开发和运行形式等;实验室试验得出该钻进参数检测装置的数据测试数值与给定数值误差小于1%,满足设计要求,现场工业性试验表明,钻进参数检测装置对钻孔施工过程能提供一定的帮助,提高钻孔成孔质量,为科学钻探提供了新的技术手段。     

煤矿井下超长钻孔常见事故原因分析及处理方法

针对煤矿井下应用千米钻机进行孔深600 m以上的超长钻孔瓦斯抽采施工中孔内事故频发的现象,研究了喷孔、塌孔、堵孔、顶钻和卡钻等常见事故发生的具体原因并给出了相应的处理方法,认为超长钻孔孔内事故频发主要是由煤层地质构造条件、千米钻机装备及其配套设施的性能和超长钻孔瓦斯抽采工艺3方面因素造成,通过调整钻进工艺参数、改进施工钻具和采用特殊装置可以有效提高超长钻孔的成孔质量,大幅降低超长钻孔施工中孔内事故的发生概率。     

瓦斯抽放钻孔深度快速检测技术研究

设计了利用弹性波快速检测钻孔深度的方法,并从检测原理、钻杆中弹性波的传播特点、扰动时间和强度对信号精度的影响等几方面对检测技术进行研究;设计出检测信号分析方法,实现了检测信号的自动识别,开发了配套软件。现场试验结果表明,该方法能够准确、快速地确定钻孔深度。     

煤矿井下钻孔群在线监测系统设计与应用

设计了煤矿井下钻孔群在线监测系统,开发了基于全数据分析法的钻孔群数据处理软件。矿井钻孔群在线监测系统利用随钻轨迹仪测量钻孔轨迹,利用水压传感器测量钻孔深度,借助矿井工业环网实现钻场钻孔测量数据的实时上传,利用地面钻孔群数据处理软件快速定位钻场孔群轨迹及终孔落点,准确判定钻进盲区及钻孔与煤层的位置关系。试验表明:煤矿井下钻孔群在线监测系统运行稳定,数据处理简单有效,钻孔群轨迹及煤层位置的三维显示直观明了。     

矿用钻孔深度声波测量装置设计与应用

针对目前煤矿井下钻孔施工的质量验收,主要依靠退钻时人工数钻杆的方式计量钻孔深度,效率低且人为因素大的问题,通过研究基于钻杆柱中声波反射原理设计了便携式钻孔深度测量装置,利用声波在钻杆柱中的传播的速度和声波在钻杆柱中往返传播一个周期的时间计算出钻孔中钻杆柱的长度,确定钻孔深度。设计的矿用钻孔深度测量装置主要由3部分组成：激震源、探头和主机,关键的数据处理和人机交互等功能通过主机的软硬件实现。在大佛寺煤矿和寺河煤矿进行的现场试验,验证了该装置的测量深度大于200 m,最大误差不超过10 m,能够满足煤矿井下孔深测量的迫切需要。     

基于视频分析的煤矿钻孔深度估计方法

煤矿打钻作业是采矿作业前的重要探查工作,若因谎报进尺导致钻孔深度不到位,将为后续矿井开采带来严重的安全隐患。当前煤矿大多由安全员验收钻孔深度,不仅需要较高的人力成本和时间成本,还无法避免人为因素对验收结果带来的不确定性。为实现准确、高效、智能化的钻孔验收,提出一种基于经典单目标多框检测（SSD）目标检测算法的煤矿钻孔深度估计方法。该方法首先利用SSD算法对打钻作业监控视频中带钻杆和不带钻杆2种状态的钻机目标进行检测,然后根据钻机的运行轨迹建模钻孔深度,实现钻孔深度的智能验收。经测试,该方法钻孔验收准确率可达100%,平均验收速度为13.2 ms/帧,可在实际煤矿打钻作业场景中实现实时、准确的钻孔验收。     

矿井上行钻孔深度高精度测量技术

针对现有钻孔随钻测量技术无法很好解决钻孔深度测量的问题,提出了回转钻机随钻测量深度高精度计算方法。该计算方法利用在随钻测量中的记录钻孔孔口静水压强及随钻测量钻孔倾角及方位角来实现深度的计算,无需其他专用深度测量装备,在节约生产成本的基础上,提高了钻孔深度计算的精度,利于指导钻孔施工。通过试验计算结果表明,该计算方法能在钻机钻进过程中,不影响钻进施工的前提下实现钻孔深度参数的准确测量,钻孔深度的精确计算,相比传统钻孔深度计算方法更加可靠。     

煤矿井下瓦斯抽采钻孔施工技术

钻孔抽采瓦斯是煤矿生产治理瓦斯灾害的根本措施,我国煤矿每年瓦斯治理的钻孔工程量已超过1亿5000万m,对煤矿安全生产具有不可替代的作用。瓦斯抽采从钻孔层位、抽采目的考虑,主要可分为顶板高位钻孔、沿煤层钻孔和穿层钻孔,对于不同类型的钻孔,可以使用不同型号的钻机和成孔工艺。本文在论述煤矿井下瓦斯抽采钻孔布孔方式、施工技术的基础上,对未来的新技术发展趋势作了展望。     

煤矿井下钻孔加固防水技术

盛源煤矿21081采面运输巷施工至距G108钻孔33 m处时,发生工作面底板涌水,为彻底消除安全隐患,该矿决定对G108孔进行探查封闭,对原涌水点进行封堵加固。设计了G108钻孔探查方案,制订了相应的施工安全技术措施。施工后,对探查孔涌水注浆情况进行分析,并对加固效果进行了验证。     

煤矿井下空间可视化钻孔投射定位技术

针对煤矿井下瓦斯抽排钻孔难以精确定位的问题,分析了目前井下常用的钻孔定位方法,讨论了这些方法存在的主要问题,并提出了空间可视化钻孔投射定位技术;通过详细阐述空间可视化钻孔投射定位技术的技术原理、算法研究、技术特点和技术创新等内容分析了技术上的可行性,利用该技术可以解决不同区域防突措施瓦斯抽排钻孔的开孔位置、倾角和方位角的快速标定问题;通过在钻场空间投射红外可见光,可以实现对多个钻孔一次投射、全部标定,能有效避免传统钻孔标定方法因人工计算和放线带来的误差,大大节约钻场钻孔的开孔定位时间。研究结果表明:煤矿井下空间可视化钻孔投射定位技术标定1个钻场的时间一般不超过30min,比传统方法在时效上提高80%以上。     

煤矿井下定向钻孔轨迹预测技术

煤矿井下定向钻孔轨迹预测技术是实现钻孔轨迹智能控制的基础,通过研究煤矿井下定向钻造斜规律,得出工面向角是螺杆钻具改变钻孔轨迹主要因素,建立工具面向角改变钻孔倾角、方位角数学模型,推导出工具面向角预测定向钻孔轨迹算法,并开发相应定向钻轨迹预测软件。杨柳矿现场试验表明该钻孔轨迹预测软件满足现场施工精度要求(相对误差小于1.38%)、钻具摩阻力降低20%以上,提高定向钻施工安全性。     

煤矿井下定向钻进技术与装备动画制作

结合新型千米定向钻机随钻测量系统和定向钻进工艺方法,利用动画视频软件,模拟成套技术与装备在煤矿井下进行瓦斯抽放钻孔施工的主要工作流程和功能动作,力求使相关人员建立起定向钻进成套技术与装备在实际应用过程中的完整直观印象。     

井下高承压水钻孔施工技术探讨

白庄煤矿位于肥城煤田中西部,随着下组煤开采,奥灰水的威胁日益严重,奥皮水属于高承压水,由于目前对奥灰水的防治尚无系统的理论依据和具体方法,为查明奥灰水的水文地质条件,探索防治奥灰水的有效途径,决定在井下施工高承压奥灰水钻孔.     

煤矿井下定向钻孔随钻测量数据综合采集系统研究

当前煤矿井下定向钻孔随钻测量装备与系统之间相互独立,导致孔底随钻测量数据形式各异,形成数据孤岛的问题。基于B/S系统架构模式,通过对比随钻测量方式、测量数据格式,分析数据综合采集系统需求模块;搭建综合采集系统后台数据库,开发了煤矿井下定向钻孔随钻测量数据综合采集系统。验证表明,数据综合采集系统满足多种随钻测量数据统一汇总处理和整体分析评价功能,并完成数据实时上传,为煤矿井下定向钻孔数据监管平台提供数据网络传输保障,提高煤矿井下钻探智能化水平。     

煤矿井下顺煤层长钻孔施工工艺技术及设备选型探讨

顺煤层深孔钻进施工一直是煤矿井下瓦斯抽放钻孔的难题,本文从顺煤层长钻孔施工实践出发,探讨了一种煤矿井下顺煤层长钻孔的施工工艺技术及设备选型,该施工工艺技术及配套设备不仅使顺煤层长钻孔施工变为现实,而且大幅度提高了顺煤层长钻孔施工的效率,降低了工人的劳动强度,在实践中取得了良好的应用效果。     

煤矿井下定向钻孔轨迹设计与计算方法

结合煤矿井下定向钻孔工艺技术特点,阐述了定向钻孔轨迹设计原则、定向钻孔轨迹设计参数中钻孔深度、钻孔方位角和钻孔倾角的确定原则。基于对煤矿井下定向钻孔轨迹计算数学原理的研究,总结了绘图和计算2种钻孔轨迹设计和计算方法,并在我国27个矿区进行推广应用,推广应用期间完成最深定向钻孔深度为1 212 m。     

煤矿井下大直径小倾角钻孔施工技术浅谈

十二矿井下大直径小倾角(0～30°)钻孔施工通过选用合适的设备、准确的测量定位、采用先钻进导向孔、后一次性扩孔成孔的钻进方法,最后下入井下专用聚氯乙烯套管,取得了良好的效果,为井下类似条件钻孔施工积累了经验。     

煤矿井下定向钻孔轨迹设计与计算方法

结合煤矿井下定向钻孔工艺技术特点,阐述了定向钻孔轨迹设计原则、定向钻孔轨迹设计参数中钻孔深度、钻孔方位角和钻孔倾角的确定原则。基于对煤矿井下定向钻孔轨迹计算数学原理的研究,总结了绘图和计算2种钻孔轨迹设计和计算方法,并在我国27个矿区进行推广应用,推广应用期间完成最深定向钻孔深度为1 212 m。     

基于霍尔传感器的钻孔深度测量仪

介绍一种新的钻机测深方法,首先通过霍尔传感器检测磁化后钻杆的工作状态,检测并记录钻杆往返次数和时间;然后通过上位机软件以图表形式还原打钻过程;最后通过累加每次行程的距离确定钻机打钻的深度。