大直径近水平长钻孔瓦斯抽采全液压坑道钻机的研制

用大直径长钻孔进行瓦斯抽采是近几年一直受到广泛关注的技术,我国大部分煤矿矿井巷道条件一般、地层条件较复杂,以大扭矩孔口回转钻进方式为主的瓦斯钻机仍会是大直径长钻孔瓦斯抽采钻机的主导机型。文章介绍了大直径长钻孔施工常用的几种全液压坑道钻机的结构和性能特点。以期为我国煤矿推广应用大直径长钻孔瓦斯抽采提供技术保障,同时促进我国煤矿坑道钻探水平的进步。     

ZDY4000LS型煤矿用履带式全液压坑道钻机的研制

一般传统钻机主要由主机、操作台、泵站三大件组成,质量大,搬运不方便。ZDY4000LS型煤矿用履带式全液压坑道钻机是一种新型的钻机,结构布置合理,辅助功能齐全,它能有效地改善中小煤矿钻孔施工效率,提高钻掘产量,降低工人劳动强度。主要介绍了ZDY4000LS型煤矿用履带式全液压坑道钻机的主要技术参数、结构布局特点、液压系统及生产试验情况。试验应用表明,对于巷道较小或者有运输皮带限制的煤矿巷道,该钻机具有推广价值。     

ZDY3600LQ型底抽巷全倾角瓦斯抽采孔钻机应用研究

为了解决煤矿井下巷道全断面扇形瓦斯抽采孔快速施工的技术难题,通过对自行走式履带钻机结构和液压系统的设计,研制了ZDY36000LQ型巷道全断面扇形瓦斯抽采孔钻机,钻机的调角机构通过液压马达驱动回转减速器使给进机身在一个断面内进行360°全倾角快速调角,减少钻孔施工的辅助时间,液压系统采用单动控制,操作安全可靠。通过赵庄矿现场试验证明,该钻机结构稳定性强、搬迁方便,是一款可适用于巷道全倾角瓦斯抽采钻孔施工的整体式履带钻机。     

窄体式分体履带钻机关键技术研究

为了解决狭窄巷道瓦斯抽采钻孔施工中钻机搬迁、稳固、调整方位角等辅助时间长、工人劳动强度大、综合钻进效率低等问题。分析了履带钻机的结构特点,通过创新性布局,将动力单元和钻进单元分别布置在两台履带上,研制出ZDY4300LF窄体式分体履带钻机,钻机采用模块化设计思路,将泵站和操纵台布置在泵车上、给进回转装置和稳固装置布置在钻车上,钻车和泵站通过高压胶管连接,瓦斯抽放钻孔施工时可根据地形条件布置钻车和泵车位置,可获得钻孔施工最佳方位。钻机工业性试验表明,ZDY4300LF型窄体式分体履带钻机具有结构尺寸紧凑、操作便捷、移动搬迁方便等特点,能够解决煤矿井下狭窄巷道瓦斯抽采的难题。     

全液压履带深孔钻车在任楼煤矿瓦斯钻孔施工中的应用

针对煤矿井下瓦斯抽采钻孔布孔密集,成孔速度快,钻机搬迁频繁等特点,任楼煤矿根据煤层赋存特征等地质条件,引进一台CMS1-6200/80型煤矿用全液压履带式深孔钻车,总结出本煤层顺层钻孔施工工艺。     

底抽巷下覆煤层瓦斯治理技术研究及应用

寺河煤矿在东五盘区布置底抽巷,在巷道掘进过程中受动压影响,下覆5号煤的赋存瓦斯持续向巷道涌出,严重影响底抽巷的施工效率。为解决这一问题,分别采用普通钻机和千米定向钻机施工下行钻孔对5号煤层进行覆盖,并从钻孔施工综合成本、瓦斯抽采量、巷道掘进期间风排瓦斯量及掘进效率等方面将两者进行对比分析。结果表明,相同的覆盖范围内,千米定向钻孔与普通钻孔相比:施工综合成本降低了42.75%,瓦斯抽采总量提高了31.34%,平均风排瓦斯量降低了36.67%,掘进效率提高了33.3%,证实了千米定向钻孔的优越性。     

千米定向钻机在大宁煤矿瓦斯抽采中的应用

为了充分发挥千米定向钻机轨迹可控、过程可溯的特点,有效提高矿井瓦斯抽采钻孔施工效率和煤层瓦斯的抽采效果,以煤与瓦斯突出矿井大宁煤矿为例,先后在本煤层钻孔瓦斯抽采、煤层顶板穿层钻孔瓦斯抽采、岩层底板穿层钻孔瓦斯抽采等方面进行了VLD深孔千米定向钻机瓦斯抽采现场应用,实现了生产准备采区煤与瓦斯突出风险的有效管控、采煤工作面上隅角和采空区瓦斯的有效抽采、石门揭煤区和开拓煤巷煤层瓦斯的高效预抽,为安全、高效的采掘作业奠定了基础。同时针对开拓规划采区首采面布置过程中存在的诸多瓦斯治理问题,提出了千米定向钻机配合下的L形综掘工序和底抽巷穿层钻孔抽采的解决方案,有效提高了瓦斯抽采效率,降低了煤层残余瓦斯含量,保证了矿井的安全有序生产。     

全液压履带钻机在本煤层瓦斯抽采钻孔施工中的应用

针对目前煤矿井下施工的瓦斯抽采钻孔布孔密集,成孔速度快,钻机搬迁频繁等特点,应用全液压履带钻机能够较好的完成钻孔施工。以最具代表性的ZDY4000L型全液压履带钻机为例,介绍了全液压履带钻机在本煤层瓦斯抽采钻孔施工中的特点,并以山西焦煤集团杜儿坪矿和山西新元公司的实际应用情况为例,阐明全液压履带钻机在本煤层瓦斯抽采施工中的优势,为同类矿井钻孔施工提供借鉴及指导。     

王坡煤矿千米定向钻孔施工工艺研究

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,王坡煤矿配备了ZYWL-6000D型和ZDY6000LD型井下千米定向钻机,用于掘进煤巷超前抽放钻孔和区域递进式模块抽放钻孔的施工。文章详细介绍了王坡煤矿在千米定向钻孔施工过程存在的问题,提出了解决的方法和思路。经过对千米定向钻孔施工试验就优化改进,定向钻孔的单孔成孔深度、钻进效率、瓦斯抽采效果都有很大的提高,解决千米定向钻孔成孔问题,为王坡煤矿瓦斯治理提供了基础保障。     

大角度多层孔履带式全液压坑道钻机的研制与应用

传统的履带式全液压坑道钻机虽然效率高,工人劳动强度小,但是受限于变幅装置的自身结构,大多履带钻机调角范围较小,且开孔高度调节范围十分有限。在黑龙江鸡西和山西晋城等煤层较厚矿区往往需要进行多层瓦斯抽采孔施工,因此研制了新型履带钻机。新型钻机的主机可以±90°方位角旋转,新型的变幅装置能够轻松调节钻孔角度和钻孔高度,可以进行大角度、多层孔和跨胶带钻进施工。通过现场工业性试验,验证了新型履带钻机性能的稳定性及多种工况下施工的适用性和可靠性。     

ZDY6000LD(B)型履带式全液压钻机的研发

为满足煤矿井下瓦斯长距离抽采孔及底板注浆孔和穿层孔等多种施工方案对钻机的新要求,在分析了国外钻机的不足的基础上,通过将整套设备分为钻车和泥浆泵车两部分的整体解决方案,设计了ZDY6000LD(B)履带式全液压定向钻机,钻车和泵车可独立行走,同时钻车主机可大角度调整倾角。现场应用表明,ZDY6000LD(B)履带式全液压定向钻机狭窄巷道的适用性强、操作便捷且钻进效率高,是一款多用途煤矿井下钻孔施工设备。     

定向长钻孔在煤层顶底板围岩中的施工技术

陕西黄陵二号煤矿有限公司开采的2#煤层顶、底板砂岩均含油型气。使用普通矿用坑道钻机只能施工穿层钻孔来预抽顶、底板的油型气,钻孔量大,抽采半径小,预抽效果差。采用ZDY6000型定向钻机在205综采工作面两顺槽向煤层顶、底板施工顺层定向长钻孔进行预抽油型气,实现了井下大范围内地质灾害探测及综合治理效应,为黄陵矿业围岩油型气治理探索了新路。     

瓦斯抽采辅助钻孔布孔方法及应用

提出了一种通过辅助钻孔提高瓦斯抽采钻孔抽采浓度的方法。首先采用较小钻杆直径钻机在巷道煤层上施工多个并排瓦斯抽采钻孔,再用较大钻杆直径钻机在其基础上进行扩孔,减小施工造成的钻孔裂隙范围。使用瓦斯抽采管进行初步抽采,当抽采浓度低于50%时,两端用膨胀封堵材料进行封堵并往封孔段内注满半流体浆液,过程中抽采不间断。当抽采浓度低于30%时,使用较小钻杆直径钻机遵循一定规则在抽采钻孔附近施工相应辅助钻孔并对其进行封堵注浆。该辅助钻孔布孔方法可以大幅度提高瓦斯抽采浓度,延长钻孔有效抽采周期。该方法在山西一缘煤矿的应用表明:瓦斯平均抽采浓度由20%提高至46%,成效显著,有一定的推广价值。     

定向钻进技术与装备在穿层定向长钻孔中的应用

针对硫磺沟煤矿工作面常规施工单孔深度不足、有效孔段短、钻进施工效率低、钻孔孔径小等诸多问题,提出采用窄体式ZDY4000LD(C)型履带钻机、第二代随钻测量系统(YHD2-1000(A)型)等附属定向设备进行穿层定向长钻孔成孔技术,以提高钻孔成孔精度、钻孔深度,增大钻孔孔径等参数,减小煤层因受采动影响,导致工作面瓦斯涌出量增大的问题。现场试验施工了4个大直径穿层定向长钻孔,孔深300 m以上钻孔成孔率达到100%,孔深最深399 m,最大钻孔孔径193 mm,钻进总进尺1581 m,平均孔深395.25 m,钻孔抽采效率显著增加。其中3号钻孔最大抽采混合流量8.3 m3/min,最大抽采纯量1.6 m3/min,瓦斯抽采浓度51%,瓦斯抽采效果显著。     

近底板高速坑道钻机的研发应用

高瓦斯中厚煤层在我国普遍存在,为了保证煤体赋存瓦斯能够被快速充分地抽采,实施上下多层钻孔,研发了近底板高速坑道钻机。该文以寺河矿实际煤层地质条件和抽采钻孔要求为例,介绍该钻机的研发与应用。     

巷帮“三带”分布与顺层钻孔封孔深度研究

为了提高玉溪煤矿顺层钻孔瓦斯抽采浓度及抽采效率，基于合理封孔深度的重要性，根据玉溪煤矿现场测定条件，采用测定瓦斯含量法研究巷道“三带”分布规律，确定巷道周围松动圈范围并得出顺层钻孔合理封孔深度范围。通过现场抽采效果验证，证明顺层瓦斯抽采钻孔合理封孔深度应该超过集中应力带应力峰值点，最后确定玉溪煤矿顺层钻孔合理封孔深度为12.5m，大幅度提高了瓦斯的抽采浓度，延长了抽放衰减周期，为煤层瓦斯长时间预抽提供了技术支撑，实现了矿井高浓度瓦斯的稳定利用，增加了安全保障，创造了经济效益。     

煤矿坑道用钻杆使用寿命影响因素分析

随着煤矿瓦斯抽采难度的提高,煤矿坑道用钻杆的使用寿命得到广泛的关注。结合当前煤矿瓦斯抽采钻孔所使用的钻具情况,分析在瓦斯抽采钻孔施工过程中影响钻杆使用的主要影响因素,针对这些损伤钻杆的各因素提出切实可行的措施,为煤矿坑道用钻杆的合理使用提供参考。     

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。     

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。     

ZDY4000L履带式钻机大坡度巷道钻孔施工实践

为解决ZDY4000L履带式全液压坑道钻机在大坡度巷道钻孔施工难题,以新桥煤矿2301工作面顺槽深孔煤层注水钻孔施工为研究对象,指出了钻机行走、打钻期间存在下滑风险,并进行了受力分析,提出了大坡度巷道钻孔施工方法和针对性安全措施,实现了安全、高效打钻,有效保证工作面回采速度.