煤矿井下定向钻孔套铣打捞实施关键技术研究

通过分析多个定向钻孔套铣打捞应用案例的实施数据,对套铣打捞实施过程中的套铣钻头选择、套铣回转速度控制、套铣异常情况处理等关键技术进行了研究。研究结果表明:φ168 mm和φ153 mm这2种套铣钻头对套铣打捞的影响基本一样,从套铣孔径级配考虑,应优先使用φ168 mm套铣钻头;套铣回转转速在30 r/min时可以获得最佳的套铣打捞效果;对于异常情况的处理,要灵活运用冲洗液、短扫孔作业和扩孔技术,其中短扫孔作业间距控制在15~30 m。     

煤矿井下套铣打捞技术研究与应用

套铣打捞是一种以保护事故钻杆为目的的卡埋钻事故处理技术。优化套铣打捞各项工艺参数可以提高卡埋钻事故处理的成功率,降低经济损失。通过对套铣打捞的钻具级配、钻进工艺参数和工艺方法进行分析研究,提出在钻具级配选择时的注意事项,套铣过程中转速、钻压和钻速的控制要求,冲洗液的选择、配比和钻进过程中扫孔作业要求。结合研究在玉溪矿和临涣矿进行套铣作业,在严格控制各项参数的前提下,成功将事故钻具打捞出井,证明了该技术措施对提高套铣打捞成功率具有良好的效果。     

套铣打捞处理定向钻孔卡钻事故工艺及应用

针对煤矿井下近水平定向钻孔施工过程中常遇到的塌孔、卡钻事故,对比分析了常用事故处理方法及套铣打捞的原理、工艺参数及适用性。在山西阳泉新景矿成功处理孔深210.2 m的卡钻事故,将定向钻具及测量仪器顺利提出,同时保住了钻孔。结果表明,采用φ120 mm套铣打捞钻头+φ114 mm套铣打捞钻杆的钻具组合,回转转速控制在10~20 r/min,满足此次套铣打捞工艺要求,为类似钻孔事故处理提供借鉴。     

定向钻进套铣打捞钻杆的设计

通过对常用定向钻进配套钻具打捞工艺的对比分析,明确了采用套铣打捞工艺处理煤矿井下近水平定向钻进中出现的塌孔、卡钻、埋钻等孔内事故的可行性与实用性。根据其工艺施工要求,结合煤矿井下近水平定向钻进系统配套钻具具体参数,研制了能够满足额定扭矩6000 N·m钻机使用要求的定向钻进套铣打捞钻杆。成庄矿的应用表明,采用套铣打捞工艺处理近水平定向钻进时孔内事故(塌孔、卡钻、埋钻等)可行性较强,且套铣打捞钻杆结构设计合理,能满足套铣打捞工艺的使用要求。     

煤矿井下定向钻具打捞工艺现状及改进设想

结合现场实际应用,对目前常用的公、母锥打捞和套铣打捞工艺进行了总结,通过分析2种工艺的适用性和优缺点,有针对性的提出了自锁式打捞钻头和活动肘节2种打捞工具的研制设想。     

套铣打捞钻杆的研究及应用

通过对煤矿井下打捞工艺进行分析,明确了采用套铣打捞工艺处理塌孔、卡钻、埋钻等事故的可行性与实用性。根据套铣打捞工艺施工要求,结合定向钻机及配套钻具参数,设计了能够满足额定扭矩12 000 Nm钻机使用要求的φ102 mm套铣打捞钻杆。现场工业性试验表明,采用套铣打捞工艺处理近水平定向钻进时孔内事故(塌孔、卡钻、埋钻等)可行性较强,套铣打捞钻杆结构设计合理,能满足套铣打捞工艺的使用要求。     

煤矿井下定向钻孔事故反丝打捞处理技术

阐述了定向钻进施工中常见的钻孔事故类型与处理方法,并重点分析了反丝打捞技术原理、配套打捞钻具、工艺方法与技术要点。现场实践表明:当强力回转起拔方法和套铣打捞技术无法有效处理定向钻孔事故时,采用反丝打捞技术能有效处理钻具被卡的问题,最大打捞深度达到1 152 m。     

顾桥煤矿顶板复杂地层高位定向钻孔技术

针对顾桥煤矿顶板复杂地层中施工高位定向钻孔时存在的目标层较薄、成孔困难的问题,选配了合理钻具,通过地层探查定向钻孔确定了顶板复杂地层结构及地层信息进而优化了定向钻孔目标层位置,总结了复杂地层中定向钻孔轨迹控制经验,最终在顾桥矿顶板复杂地层中成功施工了7个孔深500 m以上的高位定向钻孔,提高了复杂地层中高位定向钻孔成孔率,有利于高位定向钻孔抽采瓦斯技术在复杂地层中的推广应用。     

套铣打捞技术在矿井钻具断裂事故中的应用

随着煤矿井下定向钻进技术的推广,由塌孔引起的卡钻、埋钻等孔内事故也逐渐增多。对煤矿井下卡钻、埋钻等造成的钻具断裂事故的处理,目前使用较多的方法是套铣处理和公锥打捞。基于套铣打捞钻具的工艺原理,结合晋煤集团成庄矿53074和53072 2个钻场的事故情况,对事故原因进行了分析,介绍了整个套铣打捞的全部过程,均实现了螺杆钻具的成功打捞。     

复杂地层高位定向长钻孔成孔工艺研究与应用

为解决曙光煤矿复杂地层条件下泥岩水化导致顶板高位定向长钻孔成孔困难的技术难题,在曙光煤矿开展现场试验,采用定向先导孔和大孔径螺旋扩孔的成孔工艺,成功施工了9个孔深超520 m、孔径153 mm的顶板高位定向长钻孔,单孔最大深度达801 m,形成了适用于曙光煤矿复杂地层的顶板高位定向长钻孔成孔技术。研究表明:通过大孔径螺旋扩孔工艺可将先导孔孔壁四周泥岩水化区切削掉,有助于提高钻孔孔壁的稳定性;通过大孔径螺旋扩孔工艺形成的大环空复合排渣工艺,能够显著提高钻孔排渣效率。     

陷落柱定向斜井下套管技术

介绍了陷落柱地层施工定向斜井下套管前顺孔难点及事故井管处理方法,以及一种简单易行的顺孔管落井事故打捞工具的制做方法。该打捞工具简单、有效,能快速处理大直径井管落井事故,缩短事故处理时间,减少事故造成的损失;提出了与常规下套管存在的差异及其注意事项。为今后施工类似钻孔积累了宝贵经验。     

雅店煤矿强排孔施工井内落物打捞实践

受设备自身、地质条件以及人为情况等因素影响,钻孔施工时常会发生掉钻等事故,严重时会导致钻孔报废。为探讨掉入井内的钻头进行打捞作业的有效方式,以雅店煤矿1号钻孔在施工过程中发生的井内落物为例开展了具体分析。结合工程概况和施工过程,分析了事故发生的原因;并根据井下钻探查分析情况,制作套铣打捞器成功进行了落物打捞;对事故处理过程进行了经验总结,并提出了有针对性的改进措施。实践表明,套铣打捞法对材质坚硬的落物打捞可行性高,有一定的推广价值。     

高瓦斯煤层群顶板定向长钻孔抽采技术研究

为了解决近距离煤层群瓦斯易超限问题,提出采用顶板定向长钻孔抽采技术。以万峰煤矿1201工作面为工程背景,采用数值模拟和理论计算方法,研究煤层开采后对邻近煤层的影响及合理的钻孔布置位置。受煤层开采影响,上下邻近煤层会发生卸压,导致瓦斯解吸,为了保障抽采效果,顶板定向长钻孔应布置在靠近回风巷的断裂带,在水平方向上要避开重新压实区。现场应用结果表明,瓦斯抽采过程可分为增长阶段、稳定阶段和衰减阶段,在稳定阶段抽采瓦斯浓度达60%～70%、瓦斯纯流量达5～6 m³/min、上隅角瓦斯浓度维持在0.3%～0.4%,抽采效果较好;增长阶段和衰减阶段抽采效果有所降低,分析认为这是由于断裂带范围未发展到顶板定向长钻孔位置和钻孔高度降低后钻孔完整性遭到破坏所致,可采取辅助措施对这两个阶段的邻近层和采空区瓦斯进行加强抽采。     

定向钻进技术在煤与瓦斯突出矿井中的试验研究

定向钻进技术是一种高效的区域瓦斯治理措施,可大幅节约施工成本、缩短施工周期,地质条件及钻进层位对定向钻进效果有直接影响,因此对定向钻进技术适用性的现场试验研究决定了该技术能否在施工现场成功运用。以平煤股份十一矿己_16-17-24070、己_16-17-24090工作面为试验地点,采用2种不同型号的定向钻机,分别沿煤层走向、倾向在顶板施工梳状定向分支孔,在平顶山矿区开展以孔代巷现场工业性试验,积极探索适用于平顶山矿区的新的瓦斯治理模式。依据VLD-1 000型千米定向钻机前期沿煤层走向的钻进效果,分析钻进效果不甚理想的原因;后期采用ZYWL-6000DS型煤矿用双履带式全液压定向钻机,沿煤层倾向施工定向钻孔,取得了良好的钻进效果。以2种定向钻机的钻进效果为依据,平煤股份十一矿确定了施工定向钻孔的钻机类型及钻孔设计,初步形成了适用于平煤股份十一矿的新的瓦斯治理模式。     

煤矿井下定向钻进过程中测量关键技术研究

随着定向钻进的快速发展,随钻测量技术得到了广泛的关注。随钻测量系统一般采用磁性测量技术,在有磁场干扰的情况下,测量系统的精度是有限的。提出了一种基于惯性技术的基于冗余加速度计的测量—钻井系统,该新型钻孔测量系统具有较好的抗扰动性能以及较高的测量精度,计算结果更可靠。为匹配该技术,开发了一种基于防爆计算机的随钻测量系统,用于井下测量数据的处理和显示。该技术集成到定向钻进系统中,并在我国煤矿的应用中得到了验证。     

煤矿井下定向钻孔防治瓦斯技术研究进展

定向钻孔防治瓦斯技术针对不同煤层瓦斯赋存条件形成了多种定向钻孔防治瓦斯工艺。针对煤矿井下定向钻孔防治瓦斯技术研究进展进行剖析,系统介绍了目前国内5种形式定向钻孔防治瓦斯技术的原理、作用机理、布孔方式以及最新研究成果,并立足于新要求下瓦斯治理工作对此技术进行展望,提供可行性思路,以期对未来定向钻孔防治瓦斯技术技术革新和思路转变奠定基础。     

煤层顶板硬岩大直径定向钻孔施工关键技术

根据顶板高位定向钻孔快速钻进成孔与工作面卸压瓦斯高效抽采治理需要,针对现有螺杆马达定向钻进技术与分级扩孔方法存在的问题,开展了顶板硬岩定向钻进与大直径扩孔钻进关键技术研究,开发了冲击回转定向钻进技术、扭冲回转定向钻进技术、扭冲旋转扩孔技术以及双级双速扩孔技术等钻孔提速新技术,研制了冲击螺杆马达、矿用小直径扭力冲击器、双级双速螺杆马达、组合式扩孔钻头等配套钻具。综合试验结果表明,硬岩定向钻孔平均机械钻进效率达到8.34 m/h,最高达到13.6 m/h,较常规螺杆马达定向钻进技术提升20%~30%;硬岩大直径扩孔终孔直径达到200 mm,机械钻进效率平均达到5.6 m/h以上,最高达到10.5 m/h。该技术提升了顶板硬岩定向钻进效率与大直径扩孔钻进效率,缩短了顶板高位定向钻孔的综合施工周期,为大直径高位定向长钻孔快速成孔与高效抽采治理回采工作面卸压瓦斯提供了可靠的技术手段。     

定向钻探技术在煤矿防治水中应用

基于传统煤矿探放水施工时,探水钻孔施工数量多、施工周期长、劳动强度、探放水效率低以及盲目性大等技术难题,为进一步提高煤矿探放水施工效率,晋能集团有限公司地质勘测部通过技术研究,对四明山煤矿9104运输顺槽掘进期间采取了定向钻探技术,通过实际应用效果来看,与传统探放水施工相比,钻探技术可减少钻孔施工数量达45个,钻孔施工长度缩短了3200m,探放水效率提高至97%以上,取得了显著应用成效。