煤矿区钻进技术与装备

来源:《煤炭科学技术》2018年第4期

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  • 作者(Author): 石智军, 刘建林, 李泉新

    摘要:基于"十一五"期间以来地面、井下钻进技术装备取得的代表性成果,总结了煤矿区煤层气(煤矿瓦斯)"时空一体化"高效开发模式;介绍了地面、井下钻进技术装备的最新发展现状,结合现场应用分析了地面远端对接井、井下大直径及超长定向孔配套钻进技术装备的特点与应用前景;最后针对煤矿区生产需求,进一步剖析了煤矿井下钻进施工面临的问题,提出煤矿区钻进技术装备发展方向,以期为煤矿区钻进技术装备的研发应用提供参考。
  • 作者(Author): 刘志强

    摘要:针对井孔施工对于矿井建设、开拓准备和煤炭开采的安全及效率的重要性,对煤矿的井筒和钻孔进行了分类,将人员能够下井施工的定义为井或井筒,将只能采用机械钻进的定义为孔。根据钻孔的不同用途分为勘探、爆破、工程、工程辅助、安全及抢险等类型,对井孔的钻进破岩、排渣、临时支护、永久支护以及偏斜控制等工艺进行分析,论述了冲击、刮削、截割和挤压等不同的破岩方法及适用条件,各种类型的排渣方式、泥浆护壁及跟管钻进等临时支护,套管及井壁等永久支护形式及安装方法,对于大直径井筒钻进采用的钟摆降斜,小直径钻孔的钻孔随钻测量及螺杆钻具纠偏等作了说明。从破岩方式变革、智能轨迹控制、无人化钻井装备及柔性能量传递技术等方面,提出了钻进技术发展方向。
  • 作者(Author): 郝世俊, 张晶

    摘要:结合煤层气钻井经验及钻井项目调研,总结了煤层气钻井技术与装备现状,空气钻井、复合钻井、精确对接、地质导向、屏蔽暂堵、欠平衡钻井等先进技术,以及高低搭配的浅层油气井钻机与全液压车载钻机、无线随钻测量系统与地质导向系统等钻井装备的研究和推广应用,提高了钻井效率,推动了煤层气产业的发展,为煤矿安全生产提供了重要保障。以降低煤层气开发综合成本为目标,阐述了快速移动钻井装备研发应用、国产地质导向技术与装备研究与推广、煤储层伤害控制技术推广应用、区域适应性优快钻井技术研究与完善、地面井下联合抽采钻井技术不断探索应用等是下一阶段煤层气钻井技术与装备的发展方向。
  • 作者(Author): 唐永志, 赵俊峰, 丁同福, 童碧, 程志忠

    摘要:为实现国内首例大直径救生孔的施工成孔,研究了国内大直径钻孔和国外大直径救生孔主要工艺、技术,针对平邑石膏矿区采空区持续坍塌易埋钻、过溶洞含水层、过易斜地层等极其复杂的成孔条件,研究实施了Φ711 mm大直径潜孔锤钻进技术、空气反循环工艺、钻孔防偏保直等关键工艺与技术,同时对地层坍塌、工作管变形等提出了针对性解决方法,经实践可知,大直径救生孔成功建造,可为国内钻孔救生的实现提供经验参考。
  • 作者(Author): 李泉新, 石智军, 许超, 陈殿赋

    摘要:针对保德煤矿超长工作面瓦斯区域治理需要,提出采用国产大功率定向钻进技术与装备进行顺煤层超长定向钻孔施工。根据工作面布置情况及钻遇煤层地质特征,优化钻孔设计、优选钻进装备,利用复合定向钻进技术减小孔内摩阻,实现深孔钻进钻压的传递;利用煤层钻孔递进式延伸技术和钻孔轨迹控制技术提高煤层钻遇率,实现深孔精准钻进。结合保德煤矿生产需要施工完成了主孔深度2 311 m、孔径Φ120 mm的顺煤层超长定向钻孔。钻进结果表明:钻进装备稳定可靠,钻进工艺技术先进,钻孔日平均进尺达到200 m以上,孔深2 000 m以上单班进尺达到90 m。研究可为顺煤层超长定向钻孔施工和超长工作面区域瓦斯治理提供重要借鉴。
  • 作者(Author): 童碧, 许超, 刘飞, 陈盼

    摘要: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。
  • 作者(Author): 赵建国, 刘建林, 董昌乐, 王四一

    摘要:针对顶板高位大直径定向钻孔施工过程中暴露的扩孔钻进效率低、钻具工作寿命短等问题,提出扭力冲击旋转扩孔技术与反向回拉扩孔技术。在分析现有扭力冲击器产品用于煤矿井下扩孔钻进可行性与反向回拉扩孔技术难点的基础上,完成了扭力冲击器的遴选与改造,研制了216/110 mm型反向回拉式扩孔器,实施了工艺探索试验。试验结果表明:扭力冲击器对于提升顶板高位定向钻孔扩孔效率效果显著,较常规扩孔技术机械钻速提升65%。研制的反向回拉扩孔器工作原理可行,动作可靠,保证回拉扩孔钻进效率的同时,改善扩孔钻具受力工况,对于提升扩孔钻具工作寿命具有积极意义。
  • 作者(Author): 张立辉, 李伟, 范文胜

    摘要:为预防煤矿开采过程中,各类隐蔽致灾因素探查和预防难度大而导致事故发生,将定向钻探技术应用于补连塔煤矿各类隐蔽致灾因素探查中,利用定向钻探技术探查上覆采空区积水及进行疏放水、工作面上覆含水层积水及进行疏放水、同煤层采空区积水及进行疏放水、探测空巷、探测断层、探测冲刷体、掘进巷道时探测煤厚变化等。实践结果表明:定向钻探技术可随钻随测、轨迹可控、一孔多分支、钻进距离长、精度高、功率大、效率高,各项探查数据准确,结果可靠,可为各类隐蔽致灾因素防治提供可靠的决策依据,为相似地质条件的煤矿隐蔽灾害治理与安全生产提供借鉴。

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