千米钻机在煤层底板注浆加固防水工程的应用

针对赵固一矿采用全液压钻机施工常规钻孔进行煤层底板注浆改造存在的问题,利用ZDY-6000LD履带式全液压钻机的定向钻进技术进行造斜钻进,并在工作面进行分支钻进,完成了煤层底板注浆加固定向钻孔的施工。实现了煤层底板水害超前防治的重大突破,起到了区域煤层底板注浆超前治理、增加钻孔钻遇含水层的有效孔段、提高钻孔钻遇裂隙率、对地质构造进行超前探测等方面"一孔多用"的作用。     

千米钻机在煤层底板注浆加固防水工程的应用

针对赵固一矿采用全液压钻机施工常规钻孔进行煤层底板注浆改造存在的问题,利用ZDY-6000LD履带式全液压钻机的定向钻进技术进行造斜钻进,并在工作面进行分支钻进,完成了煤层底板注浆加固定向钻孔的施工。实现了煤层底板水害超前防治的重大突破,起到了区域煤层底板注浆超前治理、增加钻孔钻遇含水层的有效孔段、提高钻孔钻遇裂隙率、对地质构造进行超前探测等方面"一孔多用"的作用。     

煤层底板超前注浆加固定向钻进技术与装备

将定向钻进与底板注浆加固技术结合,利用定向钻孔实现煤层底板超前注浆加固是现有底板水害防治方法的重要创新。系统研究了定向钻孔超前注浆加固原理、钻进装备、钻孔设计方法和钻进成孔工艺,形成了一套煤层底板超前注浆加固定向钻进技术与装备。通过在赵固一矿11151工作面现场试验表明,研究的钻进技术和装备稳定可靠,工艺先进,底板注浆加固效果良好,丰富和完善了煤矿底板水害防治手段,实现了煤层底板水害超前防治的重大突破,对煤矿安全高效开采意义重大。     

随钻测量定向钻进技术在煤矿水害防治中的应用

煤矿井下随钻测量定向钻进技术具有钻进效率高和钻孔轨迹控制精确的优点,已被广泛地应用于煤矿井下瓦斯抽采和矿井地质构造勘探,近年来,也逐渐在煤矿井下的水害防治中开始得到应用。通过在赵固一矿底板注浆加固过程中随钻测量定向钻进技术的应用试验,验证了该技术在煤层底板注浆加固中具有施工效率高、加固范围广、注浆效果好的优势。     

桑树坪矿煤层底板注浆加固定向钻孔钻进技术

为了确保桑树坪煤矿安全生产,提出了采用井下定向钻进技术施工煤层底板注浆加固定向钻孔的工艺方法,对套管钻进工艺、定向钻进工艺和注浆工艺进行了系统的分析与研究。现场试验结果表明,定向钻孔能实现煤层底板超前探测和治理,增加了钻遇含水层有效段,可以精确计算出水点坐标,确保了桑树坪矿11~#煤巷道的安全掘进。     

煤层底板注浆加固钻孔施工技术及发展趋势

煤层底板注浆加固是治理煤矿突水的有效手段,针对常规底板注浆加固钻孔存在的局限性,利用定向钻进技术施工底板注浆加固钻孔,并在赵固一矿进行现场试验,共完成6个底板注浆加固定向钻孔,总进尺3 455 m,单孔进尺400 m以上,约为常规底板注浆加固钻孔的3倍。结合试验情况,指出了底板注浆加固定向钻孔施工注意事项和不足,复杂的套管段施工以及定向钻进孔段的屈曲钻孔轨迹,一定程度上降低了钻孔成孔率和施工效率,为此,应引入石油钻井中的"套管钻进"和"复合钻进"技术,简化底板注浆加固钻孔孔身结构,减少作业程序,优化钻孔轨迹,降低施工风险。     

地面L型钻孔煤层底板注浆加固技术与装备研究

为了实现煤层底板超前注浆治理的目的,对地面L型定向钻孔煤层底板注浆加固原理、钻探设备、钻孔设计及钻进工艺进行了系统的研究,形成一套完整的技术与装备。通过赵固一矿18011工作面二_1煤层底板L_8灰岩含水层注浆加固现场实验,表明研究的钻探装备和钻进技术稳定可靠、工艺先进、煤层底板注浆加固效果良好,不仅丰富和完善了煤层底板水害防治技术,而且实现了区域煤层底板超前注浆改造,对安全高效开采大采深矿井高承压水煤层具有重要意义。     

华北区煤田底板注浆加固技术的发展及展望

分析了底板注浆加固技术的发展历史及应用背景,归纳了我国底板注浆加固技术发展的3个阶段,指出该技术体系目前的7个方面的技术成果:制定了是否注浆施工的评判标准、确立了钻孔布设原则、注浆孔施工工艺标准、主要注浆材料及配比、注浆终孔标准、注浆效果检验标准,形成了地面造浆注浆系统。并指出了近期以来影响到该技术的重要的理论和技术:底板突水灾变机理和岩溶发育规律的新认识,地面、井下长定向注浆钻孔、物探技术的新发展,注浆材料绿色化、本土化。提出目前底板注浆加固技术需突破的方面主要在于底板突水机理的研究、定向钻进和物探检验技术、注浆材料的改进。     

千米钻机定向钻进技术在矿井防治水中的应用

赵固一矿为了有效控制二1煤层底板L8灰岩及下伏高压含水层向采掘工作面突水,对该矿含水层水压高、隔水层厚度薄等水文地质条件进行了分析,结合目前防治水工程中普通注浆钻孔的应用情况,提出将近水平定向钻进技术应用到矿井防治水工程中,采用近水平定向钻孔结合地面注浆站造浆对煤层底板进行注浆加固。实践表明,该方法的应用成功阻隔了二1煤层底板高压水的向上突水通道,对导水裂隙和构造进行封堵,确保了矿井的安全生产。     

新安矿底板灰岩水害超前探查治理技术研究与应用

为了解决新安矿采用常规回转钻进方式进行底板灰岩水害超前探查钻孔施工存在轨迹无法有效控制、钻孔深度小、存在治理空白区域的问题，提出了利用大功率定向钻进装备施工定向长钻孔来解决以上问题的技术方案，为了保证超前探查效果，进行了目标层精准定向钻进技术研究，同时，针对灰岩层出水后常规注浆加固方式存在的水泥堵孔问题，研究了孔内局部注浆加固技术。利用成套装备与技术，成功在新安煤矿15150综采工作面下部底板巷施工了2个孔深超过500 m的超前探查长钻孔，探清了该底板岩巷掘进方向前500 m范围底板奥灰含水情况，并在1#孔深280 m处成功实施了孔内局部注浆，注浆压力达到8 MPa，总注浆量达到514 t，在煤矿井下首次实现了孔内局部注浆，并取得了良好的注浆加固效果，为该底板岩巷的安全掘进提供了安全保障。     

矿井底板注浆改造钻孔偏斜规律研究与对策

陈四楼煤矿主要水害影响为主采煤层底板太原组上段灰岩含水层,矿井普遍采用底板注浆改造技术加固改造含水层,在刚引入钻孔测斜时发现钻孔偏斜较大,施工期间补加验证钻孔较多,一定程度上影响底板注浆改造效果。针对该问题,通过分析煤层底板岩性变化、钻进方式等影响因素,经过实践与对比,提出了一套优化钻进期间钻具组合复合施工方式,明确了底板注浆改造钻孔防偏斜施工方法,有效提高了钻孔施工精度,具有很高的实用性。     

定向长钻孔技术在煤矿井下防治水钻孔施工中的应用

针对煤矿井下水害防治钻孔施工中采用传统回转钻进工艺施工存在钻探工作量大、钻孔轨迹不可控、探测盲区等难题,总结了定向长钻孔施工技术在探测老空区、顶板疏放水及底板加固注浆施工中的优势。现场实践表明,采用定向长钻孔技术能够实现钻孔轨迹精确控制,保证钻孔轨迹沿预定探测区域延伸,提高探测精度,为煤矿井下防治水钻孔施工提供了实践经验。     

基于井下定向钻孔的煤层底板水害防治技术研究

针对常规钻孔注浆加固-改造技术固有的局限性,提出采用定向钻孔进行底板水害防治的方法,对钻孔设计、钻孔施工和钻孔注浆技术进行了研究。在河南焦作赵固一矿进行了现场应用,结果表明:钻孔设计合理,钻进施工顺利,注浆加固-改造效果显著,有利保障了工作面安全回采,定向钻孔注浆加固-改造方法能够实现矿井底板水害超前区域防治,可为相似条件矿区底板水害防治提供借鉴作用。     

赵固一矿煤层底板灰岩加固多分支水平注浆井轨迹精准控制技术实践

以赵固一矿15011煤层工作面相应底板L_(8)灰岩加固的多分支水平注浆井为研究对象,以设计钻取导眼探孔获取所治理灰岩层埋深、伽马值、ROD等相关地质参数及构造信息,进行精准设计及控制多分支水平注浆井主孔钻入煤层底板治理灰岩层的着陆点;优化常规多分支水平注浆井钻具组合,优选自带欠尺寸对称扶正器螺杆及欠尺寸凸起部位自带滚珠的球形扶正器,以此构成双扶稳斜钻具组合降低了定向及复合钻进过程井斜和方位漂移量,减少了分支孔轨迹定向调整频次和定向段的长度。基于以上技术措施实现了精准控制多分水平注浆井轨迹位于L_(8)灰岩层稳定钻进。     

深井巷道围岩L型钻孔地面预注浆加固技术

为提高深井巷道围岩的稳定性和支护体系的安全性,提出采用定向钻进L型钻孔地面预注浆加固技术,其关键技术包括L型钻孔技术、水平孔止浆技术、新型加固浆液研制等,重点介绍了L型钻孔技术中的钻孔装备、测斜定向装备和钻井泥浆质量控制技术。应用此技术对信湖煤矿井底车场的中央泵房、变电所进行了注浆加固,实现了垂深999 m水平段注浆加固距离200 m。结果表明该技术可在明显减少地面预注浆孔数的基础上,大幅提高单孔注浆范围和注浆效果,单孔造斜段注浆量可达1 459 m3,水平加固段注浆量可达955.5 m3,确保了深井巷道围岩的稳定性。     

准格尔矿区井下水害区域超前探查防治技术

针对准格尔矿区西部6号煤层受底板奥灰水和顶板砂岩水双重威胁,水害事故频发,严重制约着煤炭安全高效开采等问题,提出采用井下超长水平定向钻孔技术,对煤层顶板砂岩水进行预疏放,对煤层底板岩溶陷落柱及裂隙进行探查与封堵。分别从目的层位优选、钻孔轨迹控制、钻孔注浆工艺、钻孔施工等方面对井下水害区域超前探查防治技术进行了研究。并在准格尔煤田龙王沟煤矿61605工作面进行现场应用,钻孔孔深普遍大于1100m,岩层最大孔深达1227m,钻进过程中局部裂隙发育,裂隙注浆量460.42t,未发现大的导水通道及强富水区,为煤炭安全可持续开采提供了重要的地质依据。     

巷道掘进期间富水区域探查定向钻进技术及围岩改造技术应用

充分利用煤矿井下定向钻进工艺技术的优点,在煤矿井下工作面巷道掘进期间超前施工定向钻孔,对巷道掘进区域煤层顶板含水层富水异常区进行探查和注浆治理,形成长距离掩护式定向钻孔探放水及巷道围岩改造技术。对定向钻孔成孔工艺技术、探放水孔封孔工艺技术、注浆孔注浆工艺技术和施工方法进行了介绍,并成功地在麦垛山煤矿进行了现场应用,取得良好的效果。     

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 ...     

煤层底板奥灰水害防治定向钻孔施工关键技术

基于渭北某矿井煤层底板奥灰水害防治定向钻孔工程,对成孔关键技术进行了研究。研究结果表明:煤层底板以下46 m层位可实现深孔探查;空气钻进工艺可解决孔内排渣不畅及难成孔的问题;通孔钻具可保障套管下至设计深度;利用引导钻头,采用回转钻进工艺可实现深孔下套管;孔内高压注浆、环空静压补浆可确保套管封固质量;滑动定向钻进、回转钻进相结合可提高稳斜段钻进效率;以低于0.5 MPa的钻压在增倾角孔段顺利侧钻开分支;利用不同钻进方法判断含水地质异常体性质;回转钻进方式快速多回次透孔,或大角度定向钻进可穿过易塌孔层位。研究成果为渭北煤田底板奥灰水害防治提供了技术支撑与理论依据。     

准格尔矿区煤矿井下水害综合防治技术

针对准格尔矿区某煤矿井下工作面顶底板水害防治形势严峻,单一探测技术手段不足以满足目前防治水需求的问题;提出采用井下音频电穿透和槽波地震勘探技术初步圈定异常区、地球化学水质化验技术结合定向钻探技术探查异常区的综合勘探技术,运该综合勘探技术,在该矿井下某工作面圈定低阻异常带和槽波能量强衰减区,运用定向钻进技术钻进至圈定异常区,水质化验数据表明定向钻孔出水中的Cl-含量明显高于常规顶板砂岩水;通过定向钻孔采用地面-井下联合注浆方式对异常区进行注浆加固防治,共注水泥浆457.5 t。实际揭露结果表明该区域为地质异常体且地层紊乱,工作面未发生底板奥灰水导水现象;取心钻孔可见水泥样,表明注浆水泥对破碎地层进行了有效胶结固化;该工作面的安全回采表明综合勘探及防治技术在水害防治领域的可行性。