冲击-回转钻进工艺在超硬岩层中的应用

阐述了冲击-回转钻进工艺的原理,分析了影响其钻进效率的几个工艺参数,列出了选用此工艺施工所需的设备。通过气动冲击器在重庆松藻煤矿的应用,证明了在超硬岩层或复杂岩层中钻进时,采用冲击-回转钻进工艺不仅效率高,而且成本更低。     

一种适用于煤矿井下硬岩钻进的方法

根据煤矿井下硬岩钻孔施工工艺的发展情况,介绍了气动冲击回转钻进配套设备的组成及工作原理,分析其工艺参数并给出了计算方法,结合在松藻煤矿的钻进工艺试验,证明在井下硬岩的瓦斯抽采(放)孔、电缆孔等的施工中,气动冲击钻进工艺效果较为理想。     

冲击回转钻进工艺在易斜地层中的应用

液动冲击回转钻进是对付坚硬和复杂岩层的先进钻探技术,可以提高钻进效率和钻头寿命,具有较好的防斜效果。在河南省舞阳铁山矿区的勘察钻进中,冲击回转钻进解决了在钻进倾角较大、软硬不均、互层频繁的条带状混合花岗岩地层中的技术难题,提高了钻进效率,有效地防止了钻孔的偏斜。     

气动潜孔锤在淮南潘三矿上仰穿层孔硬岩钻进中的应用

淮南潘三煤矿为了解决上仰穿层孔钻遇极硬岩层问题,采用了气动潜孔锤冲击回转钻进,通过现场施工数据和经验总结了其高效钻进的最优工艺参数。应用结果表明,冲击回转钻进工艺比普通回转效率提高4倍以上,极大地降低了生产成本,是一种适用于解决煤矿井下硬岩钻进问题的有效工艺方法,具有较大推广应用前景。     

冲击钻进工艺在复杂地层钻孔桩施工中的若干技术问题

冲击钻进工艺对地层有着广泛的适应性,对采用回转钻进或其它钻进方法难以钻进成孔的复杂地层更能显示它的优越性。就冲击钻进在复杂地层钻孔桩施工中的几个技术问题进行了探讨。主要内容包括冲击钻头的设计、孔口护筒埋设与开孔钻进以及确保该法取得优良效果的技术措施等。     

湘西金矿复杂地层大口径充填孔定向钻进技术

根据湘西金矿深厚陡倾角地层的特点,采用传统防斜方法(如满眼组合防斜技术、钟摆组合防斜技术)不能保证钻孔垂直度,首次使用随钻测斜仪配合螺杆定向钻进先施工引导孔,再用气动潜孔锤冲击回转钻进快速完成大口径充填孔扩孔,取得了较好的效果。采用螺杆能较好地实现定向钻进,钻孔轨迹偏斜位移能被控制在8.67 m范围内。     

煤矿井下硬岩层高效成孔方法研究与应用

针对安徽淮南、河南义马等矿区在施工穿层钻孔钻硬岩时钻进效率低、钻头消耗量大等问题,通过优化钻头结构、引进超高压液动冲击器等方法,对弧角式钻头回转钻进、低压液动回转冲击钻进及超高压液动冲击回转钻进等3种钻进工艺进行了研究,分4类钻具组合共进行了7组工程试验。试验表明,对不同硬度级别的岩石,3种钻进工艺钻进效率差别较大,其中超高压液动冲击钻进和圆弧式钻头回转钻进是2种较为高效的途径。在坚固性系数f=15的岩层中钻进时,超高压液动冲击器钻进效率达到气动冲击器钻进效率的7倍左右。     

回转钻孔钻进速度影响因素探讨

分析了回转钻孔的现状,对影响回转钻孔钻进速度的几个因素进行了分析,并对关键因素进行了着重探讨,指出了提高回转钻孔钻进速度的方法,对于矿企的设备选型和提高钻孔施工效率具有积极意义。     

多工艺冲击回转钻进技术在硬岩钻进中的应用

多工艺冲击回转钻进技术是目前解决硬岩钻进的有效工艺方法,具有效率高、成孔质量好、复杂地层适应性强等优点。目前较为成熟的主要是气动和液动2种冲击器。对2种冲击器进行对比分析,从不同角度阐述多工艺钻进方法的特点优势、应用现状,实际工程实例中出现的问题及解决方案,并对施工中的注意事项做了简要分析介绍,为硬岩地层中的钻进施工提供参考。     

HCF-20回转—冲击反循环钻机介绍

目前灌注桩孔的施工大量采用回转钻机进行,这种钻进方法遇到基岩就很难钻进,钻进效率极低,如应用冲击反循环工艺方法进行钻孔可解决此难题。泵吸反循环在孔深50～60m内效果良好,但冲击反循环钻进在复盖层中的钻进效率又不如回转钻进。为此我厂研制了采用复合钻进技术的HCF-20型回     

基岩裸露山区倾斜煤层开采地表沉陷规律研究

为掌握松藻煤矿采动地表移动变形规律及开采沉陷参数,该矿在2316工作面上方建立了地表移动观测站。通过系统分析观测站实测资料,研究得到了基岩裸露山区倾斜煤层开采地表移动变形规律及特点,并求取了相应的动态地表移动参数、岩移角参数,以及概率积分法地表沉陷预计参数,为松藻煤矿适中街区建筑群下采煤的实施提供了科学依据。     

硬岩定向钻进螺杆钻具性能分析及应用

螺杆钻具是煤矿井下定向钻进的主要孔内动力钻具。针对在硬质岩层定向钻进中的工艺匹配和工艺参数优化问题,以某型螺杆钻具为例,分析了螺杆钻具的理论特性和测试工作特性。从硬岩钻进的特点出发,讨论了岩石荷载与钻速的关系,给出了螺杆钻具在硬岩中钻进的工艺参数设计方法。通过在淮南某矿的应用,阐明了工艺参数优化的过程,总结出了螺杆钻具在实际工作状态下给进力和压降的关系。     

煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统及其应用

围岩岩性随钻识别技术能够实时获取巷道围岩力学参数,为煤巷围岩支护提供基础保障。本文基于煤矿巷道液压锚杆钻机研发了煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统,包括钻进系统、动力系统、监测系统及试件平台。利用该系统进行了不同强度砂浆组合试件的钻进实验,结果表明,系统性能良好,随钻参数变化规律明显,扭矩和推进压强在不同岩层交界处有明显的跃迁现象。为了验证岩石强度随钻识别的可靠性,通过随钻参数计算破岩比能,进一步分析了随钻参数与抗压强度的关系。基于破岩比能法该系统可以实现随钻参数对岩石力学性能的识别。     

煤矿井下穿层钻孔高效钻进方法

针对煤矿井下穿层钻孔遇到的钻进效率问题,为了便于煤矿井下工艺技术试验研究,将顶底板岩层按硬度系数f划分成3种等级:较硬岩(4≤f<8)、坚硬岩(8≤f<15)和极硬岩(f≥15),针对不同等级岩石研究与之相适应的钻进方法,并总结相应的最优工艺参数。通过大量的现场试验,总结出了适用于较硬岩的高强度PDC钻头回转钻进方法,试验钻进效率提高了1.6～2倍;适用于坚硬岩的回转冲击钻进方法,试验钻进效率提高了约50倍;适用于极硬岩的冲击回转钻进方法,试验钻进效率提高了约4～25倍。     

石门揭煤钻孔布置优化分析及应用

为优化突出煤层石门揭煤钻孔布置,在理论分析射流割缝影响半径的基础上,提出基于高压脉冲水射流割缝技术的钻孔布置的新工艺。在理论分析圆形紊动射流结构的基础上,研究了射流冲击破碎煤体时射流速度分布,基于动量守恒定律得出射流作用于煤体的应力分布。并选取重庆某煤矿K1煤层煤体制作原煤煤样进行孔隙率测试和单轴压缩实验,得出煤体的初始损伤和煤体力学参数,基于损伤力学对煤体发生损伤破坏的门槛值进行了计算,得出射流冲击煤体的最大深度和钻孔切缝后影响半径,并应用于重庆某煤矿+175N2号石门揭煤工程。应用结果:钻孔数量减少32个,减少钻尺718.4 m,钻进工程量减少35.7%。     

瓦斯抽采钻孔解堵修复装备的研制与应用

煤层瓦斯抽采是解决煤矿瓦斯灾害的主要技术措施,而失稳坍塌和煤渣积聚造成的钻孔堵塞失效严重影响瓦斯抽采效果。为了解决上述问题,利用高压水射流在破孔透孔和疏通排渣方面的技术优势,研制了轻型气动水力化解堵修复装备,确定了该系统装备的水力参数,包括系统阻力损失、水力破煤岩参数和钻孔修复喷头结构参数,实现了对钻孔堵塞段的疏通解堵,形成了经济、高效的瓦斯抽采钻孔修复技术工艺。在石壕煤矿南五区3^#瓦斯巷应用结果表明,试验穿层钻孔23个,修复后效果显著的钻孔达91.3%,修复完成后45 d内单孔平均抽采瓦斯浓度和纯流量由36%和0.003 5 m³/min提升至60%和0.008 2 m³/min,分别提高了67%和134%,解堵修复效果较好,有效提高了瓦斯抽采钻孔的利用率和抽采效率。     

履带式液压掘进钻车的设计

设计了一种用于煤矿软岩或煤层中钻探水孔和瓦斯孔的履带式液压掘进钻车。介绍了钻车主要设计参数、整机结构特点和液压系统的设计。在现场的试运行表明,该钻车能改善井下钻孔作业环境,减轻劳动强度,提高工作效率和钻孔质量,同时也增大了岩巷施工的安全系数。     

基于钻进参数聚类的含煤地层岩性模糊识别

通过钻进参数进行煤矿巷道围岩特征描述可为煤矿安全绿色开采提供地质信息保障。针对煤矿井下坑道钻探中随钻地层岩性识别难度大、精度低的问题,提出了一种基于钻进参数核模糊C均值聚类(Kernel Fuzzy C-means,KFCM)算法的含煤地层岩性模糊识别方法。结合钻进试验台上开展的模拟岩样钻进试验,获得了包括钻速、转速和钻压等敏感钻进参数的训练样本,利用KFCM算法对获取的钻进参数训练样本进行学习,构造钻进参数样本空间并映射到高维空间进行聚类处理。建立了以典型含煤地层分类为目标的聚类模型,采用高斯核函数分别确定了软弱夹层、煤层和泥岩层的分布结构以及对应的聚类中心。其中,对比线性核函数,高斯核函数在垂向上的分类效果符合沉积岩构造的特征,且聚类时间节约了7.2%。进一步基于钻进参数的聚类结果,将钻速作为衡量各类岩石钻进性能的关键参数,通过分析钻进参数数据集的变化规律,建立了钻速与转速、钻压幂函数表达形式的地层岩性预测模型,采用数据插值拟合方法完成了典型软弱夹层、煤层和泥岩层的空间划分。并应用模糊数学方法通过构建钻速的分段三角形隶属度函数,得出样本地层钻速对典型含煤地层钻速的隶属度公式,根据隶属度公式将地层岩性划分为5个级别,实现了对样本地层岩性的模糊识别。在实钻试验中,对提出的模糊识别方法的有效性进行了验证。结果表明,该方法能够在PDC锚杆钻头回转钻进条件下快速识别典型含煤地层岩性,识别的正确率为92%,研究结果为实现煤矿井下巷道隐蔽致灾因素动态智能探测提供了借鉴。     

本煤层测压黄泥-聚氨酯快速封孔技术

煤层瓦斯压力测定是煤矿瓦斯防治基础参数测试内容之一,其最理想的测定条件是穿岩钻孔测压,但当前多数矿井因主要巷道均布置在煤层中而不得不采用煤层钻孔测压。目前本煤层瓦斯压力测定由于封孔难度大,传统的封孔工艺不能适用煤层封孔的需求,测压成功率较低。因此提出了黄泥-聚氨酯快速封孔方法,并在九里山矿进行了现场实验,取得了较好的效果。