松软突出煤层深孔钻进制约影响因素及工艺优化

针对松软突出煤层因煤质松软、透气性差等原因导致在钻进过程中极易出现喷孔、卡钻、塌孔和煤炮等现象,根据长期煤矿现场钻进的经验,对制约松软突出煤层深孔钻进的影响因素进行深入探讨,重点分析了煤层中夹矸对深孔钻进的影响、严重喷孔后孔内情况推测及其对深孔钻进的影响、顶底板对深孔钻进的影响,设计了一种新型高强棱状钻杆,并在郑煤集团白坪煤业公司21001工作面下顺槽进行了现场对比验证试验。研究结果表明:运用新型设计的高强棱状钻杆较矿方现行常规打钻深度提高34.6%,效率提高21.1%,有效地解决了目前松软突出煤层钻孔施工存在的困难,为松软突出煤层深孔高效钻进提供重要的技术指导。     

松软突出顺煤层异形钻杆及其施工工艺技术研究

以松软突出顺煤层用异形钻杆及其钻进工艺为研究对象,介绍了松软突出顺煤层异形钻杆的研制及其钻进工艺;阐述了异形钻杆的结构和排渣机理,并通过工艺试验,验证了异形钻杆在松软突出顺层中钻孔施工的可行性,优化了异形钻杆的制造工艺。     

三棱钻杆在松软突出煤层中的应用

松软突出煤层由于煤质松软破碎、硬度很低,造成在施工瓦斯抽放钻孔过程中经常发生垮孔或塌孔等异常情况。当采用常规钻进技术与装备施工该煤层时,由于不能有效解决排渣问题,极易造成施工困难或出现孔内事故。而采用三棱钻杆钻进松软突出煤层时可以依靠3条棱边持续不断地搅动孔底的煤渣,使其不易发生堆积,更有利于煤渣排出,从而大大提高了松软突出煤层钻孔施工的深度和成孔率。     

整体式三棱螺旋钻杆的研制及其应用

低透气性松软突出煤层钻孔施工一直是国内没有很好解决的难题,就目前的现场应用来看,三棱钻杆因其特殊的结构及钻进方式,在松软煤层施工瓦斯抽放孔时取得了一定的效果,但在极不稳定的软煤层中钻进,三棱钻杆容易扭断,易发生掉钻事故。为此,结合三棱钻杆、螺旋钻杆及宽叶片钻杆的优点,研制了在松软煤层钻孔施工中更具有优势的三棱螺旋钻杆,并通过现场试验验证了钻杆的使用效果。     

复杂松软突出煤层深孔钻进技术研究

针对复杂松软突出煤层深孔钻进难的问题,总结分析了我国煤层钻进技术的现状,并应用新型高强棱状钻杆在21001工作面进行了与常规钻杆现场工业性对比试验。结果表明:运用新型高强棱状钻杆较现行常规打钻深度提高34.6%,效率提高21.1%,可有效解决目前松软突出煤层深孔钻进存在的困难。     

松软煤层新型螺旋钻杆研制及应用

为解决现有钻杆在松软煤层钻进中事故频发、钻孔深度浅、成孔率低等难题,基于松软煤层钻进及现有配套设备特点,从排渣性能、护孔能力、加工工艺等方面对钻杆结构进行研究,研制出一种带弓形螺旋槽的新型螺旋钻杆。现场工业性试验中,新型螺旋钻杆替换同尺寸常规螺旋钻杆后,增加了松软煤层钻孔深度,成孔率为90%,且钻进过程中无钻杆断裂、掉钻事故发生。结果表明,新型螺旋钻杆结构设计合理,设备兼容性好,整体力学性能稳定,有利于提高井壁稳定性和排渣效率,降低卡钻、塌孔、掉钻等事故发生率。     

四棱钻杆在松软煤层瓦斯钻孔施工中的应用

本文针对松软煤层瓦斯钻孔施工面临的难题,针对软煤钻孔孔壁失稳分析,结合三棱钻杆和刻槽钻杆优势,设计研发了一种新型四棱钻杆。通过现场工业试验,四棱钻杆相对其他常用钻杆,在正常钻进和造穴单位时间内的排渣量效率有明显提升,且极大降低了钻孔偏移度,保证了钻孔成孔精度,为解决松软煤层瓦斯钻孔成孔难题提供了一种新型钻杆设备。     

屯留矿松软突出煤层提高钻进深度研究

针对目前松软突出煤层深孔钻进技术面临的难题,以屯留矿为例分析了井下钻进施工存在的问题,在"钻穴"理论基础上,分析了常用钻具在应用中存在的缺陷,研制了扒孔降温钻杆,并进行了工业性试验.研究结果表明,扒孔降温钻杆有效地提高了松软煤层钻进深度和钻进效率,为松软突出煤层深孔钻进提供了技术装备支持,在试验过程,无"卡钻"、"断钻"现象,钻进深度提高54.36%,效果明显.     

松软突出煤层长钻孔装备及钻进工艺研究

为解决松软突出煤层瓦斯治理过程中,钻孔深度浅、钻进效率低、钻孔事故频发等长期影响煤矿正常生产的难题,从钻机的主要技术参数、负载敏感液压系统、高转速动力头和大行程推进机构等主要方面对高速钻机进行设计研究;并从可反旋转六方扣接头钻杆和高速切削松软煤层钻头2个方面设计长钻孔钻具;通过在具有代表性煤矿井下进行现场试验,对松软突出煤层长钻孔钻进关键工艺技术进行了分析和探讨,最终研制了一套松软突出煤层长钻孔装备与钻进工艺技术,实现了在松软突出煤层钻孔中施工深度不小于300 m的目标。     

针对松软突出煤层椭圆钻杆的研制

基于松软煤突出煤层中钻瓦斯抽放孔的施工特点和钻机已有配套钻杆特点的分析,设计了一种新型椭圆钻杆,并从该型号钻杆设计的理论基础、材料选择及传递的扭矩校核进行了探讨和计算。通过在松软突出煤层中打钻试验结果表明,该型号椭圆钻杆提高了钻机在松软突出煤层中成孔深度、成孔率及钻进效率,并为瓦斯抽放钻机增添了一种配套钻杆。     

碎软煤层筛管护孔技术在乌兰煤矿的应用

针对乌兰煤矿穿层钻孔完孔后孔壁易坍塌而堵塞瓦斯抽采通道,造成瓦斯抽采效率降低的问题,提出了一种碎软煤层筛管护孔技术。在分析乌兰煤矿地质概况的基础上,介绍了筛管护孔技术的技术原理和配套装备,选用了合理的筛管护孔钻具组合,制定了筛管护孔试验流程,在乌兰煤矿1080瓦斯治理巷进行了应用试验。试验结果表明,筛管下入器下筛管速度是人工下筛管速度的2~3倍;下入筛管试验钻场相比不下入筛管钻场瓦斯抽采纯量提高14.3%。碎软煤层筛管护孔技术筛管下入效率高,护孔效果显著,满足碎软煤层护孔的技术要求。     

松软高突煤层钻孔施工防垮孔、喷孔技术研究与应用

当东风煤矿M9煤层采用顺层钻孔作为区域煤与瓦斯防突措施钻孔时,在施工中出现垮孔、喷孔等现象。通过分析施工原因,调研该类煤层钻孔施工预防垮孔、喷孔设备及措施,选择使用三棱钻杆、防喷钻杆及孔口防喷装置,在保证施工现场安全的同时,有效提高了钻孔施工进度。研究为松软高突煤层钻孔施工提供了可行的思路。     

套管钻进技术在煤矿复杂地层中的应用探讨

我国的地质条件和煤层特征差异大,复杂地层中构造煤发育,瓦斯含量高,地应力大,煤层破碎松软,易发生塑性流变。采用套管钻进技术替代传统的常规钻杆进行钻孔瓦斯抽采,可提高工作效率,防止卡钻、塌孔等事故的发生,提高瓦斯抽采的效率,并可以不起钻取出钻头等孔底钻具组合下筛管,解决在井下复杂地层中钻孔瓦斯抽采的难题。介绍了套管强度及孔底组合钻具结构,探讨了套管钻进技术在煤矿复杂地层中的应用前景。     

顺层定向长钻孔抽采工艺及应用

霍尔辛赫井田内构造发育,地质条件较为复杂,普通钻孔施工精准度不足,随着井田开拓区域往深部延伸,采掘工作面瓦斯含量日益增大,同时掘进工作面采取沿顶掘进,煤层厚度大,单排钻孔抽采半径有限,采用传统的“掘进面+耳状钻场”普通钻孔对巷道煤层抽采效果不佳,造成掘进期间工作面瓦斯浓度高。采用定向钻孔抽采工艺,通过实施顺层定向长钻孔预抽煤层瓦斯治理技术,实现了对煤巷掘进范围煤体的均匀控制,消除了瓦斯不均衡涌出隐患。实践表明,顺层长钻孔抽采技术可以有效解决复杂地质条件下厚煤层掘进工作面的瓦斯治理问题,为煤巷安全掘进提供了保障。     

松软煤层严重喷孔部位钻进工艺

钻孔实施到位是煤矿防突工作的基础。但在湖南袁家矿区松软煤层施钻时,由于喷孔导致钻孔缩颈堵孔卡钻,电煤钻孔深一般只能达到6～7 m,而大功率液压钻则只能达到4～5 m。针对这一问题,研制出拖动式下套方式,采用在严重喷孔区段施钻的套管跟进成孔法。其特点是套管与钻杆同时钻进。以黄牛岭矿业有限公司应用为例,分别阐述(钻进、下套钻进和退钻留套)3道工序操作要点及其应用效果。     

首山一矿大采高综采工作面瓦斯治理技术研究与应用

首山一矿现主采己组（二₁）煤层透气性低、煤体松软、煤与瓦斯突出危险性严重,且大多不具备合适保护层的煤层条件,属于高应力低透气性松软突出煤层。煤层赋存条件差,顶板破碎,瓦斯涌出异常,突出危险性严重,瓦斯压力大,严重导致矿井采掘接替失调。正在开采的己_15-17-12090综采工作面开采高度达到6 m,目前属于平煤集团开采高度最大的综采工作面,采面内煤层结构较为简单,以亮煤为主,玻璃光泽,煤层厚度有一定变化,采面煤层厚度为合层状态,采面己_15-17煤层厚度一般为3.2～6.7 m,平均厚6.2 m,为了提高本煤层瓦斯释放效果,保证综采工作面安全回采,采取在己_15-17-12090综采工作面中煤巷施工水力造穴技术,水力造穴装置前端封闭,具有造穴功能,实现了不退出钻杆钻进、造穴一体化的作用,高压水对煤层进行造穴后形成的洞穴空间,提高煤层的透气性和瓦斯释放能力,经过研究证明:采用水力造穴综合治理技术之后,工作面回风流瓦斯浓度高的问题得到很好的缓解,保证了矿井的安全高效生产,为相关地质条件的采煤工作面瓦斯治理提供参考。     

煤矿井下碎软煤层旋转导向钻进技术

煤矿井下碎软煤层钻孔轨迹的定向可控对提高钻孔成孔率、减少抽采盲区、提高瓦斯抽采效果具有重要意义。旋转导向钻进工艺对于提高排渣效果、降低事故风险、提高钻进效率具有关键作用,因此实现碎软煤层钻孔旋转导向钻进是未来技术发展方向。分析并总结了目前石油钻井领域旋转导向钻进技术的特点和适用范围,结合碎软煤层钻孔特点,提出了基于内管控制的内控式旋转导向钻进技术思路。     

近距离高突煤层首采面瓦斯抽放技术

通过采用高位水平钻孔和仰角钻孔相结合,优化抽放钻孔参数,对立井近距离高突煤层128采煤工作面进行预埋管路抽放,确保了安全生产,为近距离低透气高突煤层的瓦斯抽放提供参考。     

三软煤层顺层瓦斯预抽钻孔变形规律研究及其控制

为防止三软煤层顺层预抽钻孔塌孔,提高瓦斯预抽效果,需合理确定抽采钻孔封孔方法,全程下筛管施工工艺防止塌孔。通过分析可知:二₁煤层强度低,且埋深大,埋深产生的地应力远远大于煤体强度是导致钻孔塌孔的主要原因。通过数值模拟可知:顺层钻孔呈现径向变形的特征,钻孔直径明显减小。13051工作面本煤层钻孔成孔后,采用“封孔管+封孔筛管+注浆管+专用封孔器”进行封孔,塌孔减少,抽采达标时间缩短了约35 d,残余瓦斯含量为4.69 m³/t,13051工作面瓦斯抽采达标。     

高瓦斯低渗透煤层冲孔造穴卸压增透技术及装备应用

针对我国高瓦斯低透气性煤层瓦斯抽采困难、极易导致煤与瓦斯突出的现状,分析了现有煤层瓦斯抽采的各种技术措施,研究了冲孔造穴的卸压增透原理,指出冲孔造穴是实现高瓦斯低透气性煤层卸荷增透的关键技术,并对我国水力冲孔造穴技术装备的研发进展进行了系统总结分析。在寺家庄煤矿和平煤八矿开展典型现场试验结果表明,采用目前广泛应用的煤层水力钻冲一体化装备和煤层机械扩孔一体化装备能够高效进行高瓦斯煤层扩孔造穴,降低煤层钻孔施工量,提高煤层透气性系数23.9倍以上,提高钻孔瓦斯抽采浓度和纯量在2倍以上。