复杂顶板高位定向长钻孔钻完孔技术

针对亭南煤矿顶板高位定向钻孔施工存在的开孔段地层破碎、定向孔段泥岩缩颈、两级扩孔效率低和瓦斯抽采通道易堵塞等问题,提出了复杂顶板高位定向长钻孔钻完孔技术;集成了大直径套管护孔、缩颈地层扩孔、双级双速一次扩孔和钢筛管完孔等关键技术,配套了大功率定向钻机、泥浆泵车、随钻测量装置、液动螺杆钻具和双级双速扩孔螺杆钻具等钻进装备。在亭南煤矿3410工作面钻场进行了现场应用,顺利施工了2个顶板高位定向钻孔,成孔深度分别为511、610 m,孔径?200 mm,单班扩孔进尺在60 m以上,全孔下入?89 mm护孔钢筛管,钻进过程安全高效,为复杂顶板高位定向钻孔施工提供了一种新的技术途径。     

顶板定向长钻孔全孔下筛管技术的应用

为解决李雅庄煤矿复杂地质条件顶板定向长距离钻孔塌孔严重、瓦斯抽采浓度低且流量小的问题，根据煤层顶板高位定向长钻孔施工工艺及瓦斯抽采原理，开展了复杂地质条件的顶板定向长距离钻孔全孔下筛管护孔技术研究，形成了“成孔-退钻-小直径通孔-大直径扩孔-退钻-孔内下筛管-退钻”一体化全孔段下筛管技术，介绍了相关技术装备，开展了工程实践。在李雅庄煤矿典型复杂地质条件顶板的现场应用表明：该技术能实现复杂地质条件下全孔段快速下筛管，筛管下放深度达459 m，平均瓦斯抽采浓度和抽采纯量，分别提高5倍和10倍左右。     

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。     

大直径高位定向孔一次钻扩技术及瓦斯抽采效果分析

针对“U”型通风回采工作面采动卸压瓦斯常规治理方式存在的综合效率低、治理成本高等问题,以山西晋城矿区某煤矿生产工作面为研究对象,提出采用φ200 mm大直径高位定向钻孔进行采动卸压瓦斯治理;基于该煤矿顶板大直径高位定向钻孔成孔技术难点分析,选型了关键钻进装备,包括ZDY20000LD型定向钻机、BLY460型泥浆泵车和多动力扩孔钻具;开发了复合强排渣定向钻进技术与多动力一次扩孔技术,实现了复杂地层条件下φ120 mm高位孔定向钻进与φ200 mm一次钻扩成孔,综合成孔效率较常规多次分级扩孔方式提高50%以上。瓦斯抽采效果表明：距煤层顶板30～40 m、距回风巷道40 m区域范围是采动裂隙密集发育区,钻孔平均瓦斯抽采体积分数保持在40%以上、最大瓦斯抽采纯量10.94 m³/min,效果显著。     

大直径顶板高位定向钻孔在复杂地层钻进工艺的应用分析

定向长距离大直径钻孔瓦斯抽采技术是治理工作面瓦斯隐患的一项新技术,但在施工大直径顶板高位定向钻孔时,会遇到破碎地层和缩颈泥岩,再加之施工煤层顶板时钻孔返渣较多,经常会遇到塌孔、卡钻事故,影响了大直径顶板高位定向钻孔的瓦斯抽采效果。通过在刘庄煤矿进行试验,研究大直径顶板高位定向钻孔在复杂地层钻进的事故原因,通过采用注浆加固技术稳固孔壁和复合钻进工艺,有效解决了问题。     

大直径顶板定向长钻孔替代高抽岩巷的瓦斯抽采效果分析

为进一步提高采空区裂隙带瓦斯抽采效果以保障工作面回采期间安全,提出了一种大直径顶板定向长钻孔(?203 mm)进行采动区裂隙带瓦斯定向抽采技术,并对其施工工艺、钻孔布置合理层位及抽采效果进行了研究。结果表明,钻孔布置的合理垂直高度45～50 m,钻孔与工作面回风侧的水平间距40 m。与高抽岩巷、普通顶板高位钻孔等常规采动区瓦斯治理方法相比,大直径顶板定向长钻孔的抽采量与高抽岩巷相当,是普通顶板高位孔抽采量的2.04倍;工程量大幅度降低,大直径顶板定向长钻孔既能实现高效率抽采,又达到节约工程量、降低施工成本等效果。大直径顶板定向长钻孔的成功应用为以孔代巷及传统顶板高位孔工艺的改进提供了实践基础和发展方向。     

高位定向长钻孔抽采技术在上隅角瓦斯治理中的应用

根据象山矿井5#煤层煤系地层赋存条件,分析了采空区瓦斯富集区层位,设计施工5个顶板高位定向长钻孔进行采空区瓦斯抽采治理。现场抽采结果表明:顶板高位定向长钻孔布置层位高度20~22m,水平内错距离0~45m较为合理;通过进行5#煤层顶板定向长钻孔抽采技术应用,工作面日产量大幅提升,而工作面上隅角瓦斯浓度由此前长期维持在0.7%降至0.4%左右,有效遏制了上隅角瓦斯超限事故,实现了取消高位裂隙钻孔和采空区埋管抽采的目标。     

大直径定向钻孔高效成孔钻进技术应用

为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过程中先导定向钻孔钻进及分级扩孔效率低的问题,将冲击螺杆马达、扭力冲击器与双级双速扩孔钻具分别应用于定向先导孔与扩孔施工,以提高顶板高位大直径定向钻孔整体施工效率。应用效果表明：冲击螺杆马达成孔技术与扭力冲击旋转扩孔技术提速效果显著,最高钻进速率分别为13.6m/h和11.1m/h,最终形成的200mm大直径高位定向长钻孔保证了钻孔轨迹在煤层顶板裂隙带内有效延伸,实现了对采动卸压瓦斯的持续稳定抽采,取得了良好的瓦斯抽采和治理效果,平均单孔瓦斯抽采量达到3.36m/min,单孔瓦斯瞬时最大抽采量可达26.0m/min。     

淮南矿区瓦斯抽采中以孔代巷技术研究与工程实践

针对淮南矿区顶板岩层复杂地质条件和瓦斯赋存运移特征,开展了以孔代巷技术研究,从采动裂隙发育规律和钻孔瓦斯抽采特征等方面,分析了高位大直径定向钻孔替代高抽巷的技术原理。通过施工勘探孔探明顶板钻遇地层详细信息,以此优化高位定向钻孔层位布置、钻具组合和钻进参数。瓦斯抽采结果表明:煤层顶板以上38 m层位、距轨道巷煤壁26 m钻孔瓦斯抽采流量大、浓度高;随着高位大直径定向钻孔抽采瓦斯纯量增加,工作面上隅角瓦斯体积分数逐步降低,并稳定在0.03%左右;高位大直径定向钻孔瓦斯抽采纯量平均11.07 m~3/min,平均体积分数31.39%,与邻近高抽巷瓦斯抽采水平相当。应用结果表明,利用以孔代巷技术进行顶板瓦斯抽采是可行的,研究可为井下瓦斯高效抽采与治理提供借鉴。     

顺层瓦斯抽采钻孔全程下筛管技术和装置的研究与应用

针对顺层长钻孔深孔"留不住、封不严、抽采效率低"的问题,采用理论分析和现场试验的方法,研究顺层瓦斯抽采钻孔全程下筛管强化抽采技术。通过建立煤岩瓦斯气—固耦合模型,模拟分析了筛管长度、抽采负压、筛管直径对顺层钻孔瓦斯抽采效果的影响,表明:抽采负压(13～40kPa)和筛管直径(32～50mm)对瓦斯抽采效果影响较小;筛管长度是提高瓦斯抽采效果的关键因素,全程下管120m时,筛管长度100m的钻孔比筛管长度40m的钻孔瓦斯抽采效果提高3倍。通过改进了钻头"一"字型横梁的连接与固定方式、配合无焊接整根大通径钻杆、封孔管孔底悬挂装置,实现"钻多深下多深";全程下筛管后,单孔平均浓度可提高29%以上,有效抽采期可提高1. 9倍。     

采空区瓦斯抽采高位钻孔施工技术及发展趋势

为了解决采用专用巷道和埋管法抽采工作面采空区瓦斯存在的施工成本高、效率低等问题,基于顶板高位钻孔抽采采空区和上隅角瓦斯抽采技术原理,提出由预抽钻孔和高位钻孔构建的煤与瓦斯共采体系,分析了现有回转钻进技术和滑动定向钻进技术施工高位钻孔的优点和不足,介绍了最新开发的复合定向及大直径回转扩孔钻进技术方法与试验应用情况,高位定向钻孔成孔深度达到1 026 m,成孔直径达到153 mm;同时针对当前高位定向钻孔存在的一次成孔直径小、二次回转扩孔速度慢、裸孔完孔易堵塞瓦斯抽采通道等问题,提出大直径一次成孔技术、复合扩孔钻进技术和筛管完孔技术的发展趋势,以进一步提高高位定向钻孔的一次成孔直径、钻进效率、钻孔深度和钻孔利用时间,降低施工风险,提高高位钻孔经济性和瓦斯抽采效果。     

高位定向长钻孔水力输送对接筛管护孔技术研究

保障高位定向长钻孔在工作面回采过程中的稳定抽采是实现“以孔代巷”的前提,而采用筛管完孔是维持钻孔稳定的有效护孔措施。为了实现高位定向长钻孔全孔段筛管护孔的工程应用,开发了钻孔内水力输送分组筛管自主对接完孔工艺技术,配套研制了?95 mm筛管悬挂装置、?95 mm玻璃钢筛管、?100 mm封堵短节、?140 mm钻头通水堵头以及?95 mm分组筛管对接装置,并在皖北矿区两个煤矿的不同工作面顶板高位钻孔进行了水力输送分组筛管完孔现场试验。试验结果表明：玻璃钢筛管质量轻推送阻力小,可在倾角17°～26°的钻孔内人工连接长100 m?95 mm玻璃钢分组筛管,分组筛管输送过程中水压为1.0～1.5 MPa,输送到位时水压降为0.5 MPa以下,在泵量200～390 L/min下,分组筛管水力平均输送速度可达150～260 m/min,试验期间分组筛管输送到位时泵压变化明显,前后两组筛管对接可靠,可有效实现到位报信,成功实现?153 mm高位定向钻孔内?95 mm筛管的全孔段护孔,2个钻孔的筛管水力输送试验深度分别达到501、522 m,工作面回采120 d累计抽采瓦斯纯量分别为139 945、...     

顶板定向瓦斯抽采钻孔合理层位确定及其抽采效果分析

深部厚煤层工作面快速回采常诱发瓦斯异常涌出。根据唐口煤矿6305工作面工程条件,采用经验公式计算了6305工作面顶板导气裂缝带的高度区间,通过Fluent模拟分析了定向长钻孔的最佳设计层位,施工了3组4个定向长钻孔,观测定向钻孔抽采瓦斯情况,并与传统的高位钻孔进行技术经济比较。结果表明：6305工作面顶板裂缝带的区间高度距离煤层底板17.4～45.5 m,定向长钻孔的最佳布置层位为距离煤层底板4倍采高(40.32 m)处;顶板定向长钻孔瓦斯抽采量为39～44 m³/min,瓦斯抽采浓度可达15%,瓦斯抽采纯量为3～5 m³/min;与高位钻场钻孔抽采相比,采用顶板定向钻孔抽采裂缝带瓦斯能够在保证不降低瓦斯治理效果的前提下,总钻孔工程量减少50%,施工时间缩短72%,每500 m回采巷道节约成本100万元。     

复杂地层大直径高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采可行性及效果分析

针对高抽巷瓦斯抽采存在施工成本高、周期长、劳动强度大等问题,开展在复杂地层中采用定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷的技术研究,并形成 “定向先导孔+正向分级扩孔”成孔工艺,确保特殊地质条件下大孔径钻孔的成孔率。赵庄煤业在3307和1309工作面施工大直径高位定向钻孔,最大孔深突破600 m,最大孔径203 mm。1309工作面大直径高位定向钻孔单孔最高日抽采量突破3.3万m³,单个钻场最高日抽采量突破5万m³,与高抽巷瓦斯治理能力相当,证明了复杂地层条件下定向钻机施工大直径高位定向钻孔代替高抽巷抽采瓦斯的可行性。结合“竖三带”和椭抛带理论,对大直径高位定向钻孔最佳布孔范围进行了分析和确定。     

基于高位定向长钻孔的上隅角瓦斯治理研究

为了研究高位定向长钻孔在上隅角瓦斯治理中的效果,利用定向钻机装备在唐口煤矿进行了煤层顶板定向长钻孔施工和瓦斯抽采效果检验,结果表明:高位定向钻孔最大深度达到606 m,钻孔有效孔段占比超过80%,较普通高位钻孔降低直接辅助工程量达60%以上,降本效果显著。另外,定向高位钻孔比普通高位钻孔的瓦斯抽采浓度提高1倍,抽采纯量提高60%以上,有效降低了上隅角和回风流中瓦斯的浓度,增效明显。     

煤层采动卸压瓦斯抽采顶板裂隙带定向#br# 长钻孔施工技术#br#

贵州某矿存在煤层采动卸压瓦斯抽采与上隅角瓦斯超限的难题,施工常规顶板裂隙钻孔进行瓦斯抽采时,由于顶板岩层裂隙发育多,地质条件复杂,导致钻孔深度浅、成孔率低、钻孔有效段无法准确控制在稳定岩层和裂隙带层位,严重制约影响钻孔施工质量及瓦斯抽采效果。为有效保证钻孔成孔率,提高钻孔有效段长度,准确控制钻孔轨迹,采用近水平定向钻孔施工技术,施工顶板裂隙带定向长钻孔,实现“以孔代巷”,总结出一套适合某矿高位定向钻孔成孔工艺方法和布孔参数。应用结果表明,利用定向钻进技术,钻孔单孔瓦斯抽采浓度达60%,瓦期抽采纯量为1.1 m3/min以上,效果显著,具有很好的推广应用价值。     

新集二矿顶板定向长钻孔瓦斯抽采效果试验研究北大核心

为研究顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术的效果及投资成本,针对新集二矿煤层赋存条件及瓦斯抽采需求,结合该矿210100工作面现场试验的观测结果,分析了顶板定向长钻孔瓦斯抽采效果,并与其他顶板瓦斯抽采技术进行了对比。现场试验数据分析表明:在同等瓦斯治理效果条件下,顶板定向长钻孔治理回采工作面瓦斯技术,其投资比顶板高抽巷节约44.8%、工期缩短30.0%,比顶板高位钻孔投资略少、工期缩短47.5%。试验表明,布置顶板定向长钻孔治理回采工作面瓦斯的技术方案性价比较高。     

新集二矿顶板定向长钻孔瓦斯抽采效果试验研究

为研究顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术的效果及投资成本,针对新集二矿煤层赋存条件及瓦斯抽采需求,结合该矿210100工作面现场试验的观测结果,分析了顶板定向长钻孔瓦斯抽采效果,并与其他顶板瓦斯抽采技术进行了对比。现场试验数据分析表明:在同等瓦斯治理效果条件下,顶板定向长钻孔治理回采工作面瓦斯技术,其投资比顶板高抽巷节约44.8%、工期缩短30.0%,比顶板高位钻孔投资略少、工期缩短47.5%。试验表明,布置顶板定向长钻孔治理回采工作面瓦斯的技术方案性价比较高。     

定向长钻孔瓦斯抽采技术在煤巷条带预抽中的应用

为了解决以往条带瓦斯预抽钻孔工程量大、抽采浓度低、抽采时间长的问题,采用定向长钻孔瓦斯抽采技术预抽榆树田煤矿的条带瓦斯,施工了4个定向长钻孔,分析了其在煤巷条带瓦斯预抽中的抽采效果。研究表明：定向长钻孔在榆树田煤矿煤层中单孔长度可达723m,煤层孔段比例高达96%以上|日瓦斯抽采浓度最大为738%,日最大抽采纯量达23017m/d|定向长钻孔瓦斯抽采技术煤层孔段比例高、抽采速度快,能够实现定向条带的区域消突。     

基于三带高度测定的定向长钻孔瓦斯抽采技术

针对小常煤矿30212工作面采空区瓦斯涌出量较大,上隅角瓦斯治理困难,提出了顶板定向长钻孔瓦斯抽采技术,该工艺可替代传统的高位钻孔及高位钻场。经过实践,顶板定向长钻孔扩孔后最大单孔抽采瓦斯浓度可达55%,最大单孔抽采瓦斯纯量达到3.88 m~3/min,钻场瓦斯抽采纯流量达到9.83 m~3/min,有效防止了30212工作面邻近层及采空区瓦斯涌入采场。