煤矿大口径工程井钻井技术研究

煤矿大口径工程井要求井斜小、直径大,其钻井方法可分为反井钻井法和常规钻井法。反井钻井法虽然钻进效率高但对施工设备和工程条件要求苛刻,而常规钻井法集定向钻进、气动潜孔锤钻进、分级扩孔等技术为一体,具有适用范围广、施工成本低等特点。利用常规钻井法施工煤矿大口径工程井存在着扩孔钻头机械破岩能量不足和钻井液携岩能力弱等问题,提出通过加大钻机扭矩、优化扩孔分级方案以及采用气举反循环钻进工艺来解决上述问题,而且给出了采用气举反循环工艺施工典型煤矿大口径工程井的主要设备配置方案。     

宝峨RB50型车载钻机施工工艺探讨

RB50车载钻机是德国宝峨公司生产的全液压顶驱钻机,它具有扭矩大,可施工大口径水源井、瓦斯抽放井及煤层井的能力,同时具备绳索取心、空气潜孔锤和气举反循环钻井等功能。以该钻机的装备、性能及参数为基础,着重介绍了它在空气潜孔锤正循环钻井、泥浆常规钻井、两套空气压缩机并车的空气潜孔锤钻井和双壁管气举反循环钻井方面的施工工艺,并对各工艺中钻进参数及施工中的注意问题进行了必要的说明。提出了该钻机可在水平井施工和贯通式潜孔锤气举反循环钻井方面发展的思路。     

风管式气举反循环钻具及其在大口径钻井施工中的应用

目前大口径钻井施工中常用的泥浆正循环钻进存在着泥浆流速慢、携渣能力差、重复破碎严重、钻井效率低、钻头磨损快、能源消耗大、钻井事故发生率高等问题,气举反循环钻进工艺可有效解决上述问题。风管式气举反循环钻井工艺简单易实现,能有效减少重复破碎,钻进效率高,能源消耗少,钻头寿命长,成井质量好,对涌水和漏失均有很好的抑制作用。介绍了风管式气举反循环钻井工艺原理、专用钻具及其现场使用情况。     

气举反循环工艺在大直径工程井中的应用探讨

以实际工程为例,介绍钻机、空压机、Ф219.1/168.3 mm大直径双壁钻杆、Ф168.3 mm内平单壁钻杆、气举反循环水龙头等器具配备及组合情况。研究了气举反循环工艺在大直径工程井钻进中的排渣效果、钻进速度、孔斜控制等参数的动态变化。经计算钻具内钻井液上返流速一般值为2.0 m/s时,排渣效果好;Φ444.5 mm钻头气举反循环钻进较Φ311.1 mm钻头正循环钻进,钻进效率提高了74.3%,碎石效率提高了2.56倍,且孔斜控制效果好。气举反循环新工艺能减少扩孔的次数,钻井成本及能耗大幅度降低,降低了事故发生率。同时,也暴露出专用工具配套不全,钻具修理保养难度较大,钻机适应性较差等不足之处。     

气举反循环钻井技术在超深地热井钻探中的应用

本文通过地热钻井气举反循环施工实例,说明其钻井深度可以达到4000m以下的深度。     

气举反循环钻进工艺在基岩大口径水井中应用成功

我院首先在基岩大口径钻井中采用气举反循环钻进工艺，获得成功，并取得了显著的技术经济效果。     

湖口大桥桩基施工难点与技术对策

介绍了湖口大桥漂石层、胶结砂姜石层及灰岩岩溶地层条件下，大直径钻孔灌注桩和深水区嵌岩桩的施工经验。在上述地层分别采用了冲击钻井、气举反循环滚刀钻进及冻结法成孔施工。重点介绍了施工难点和技术对策。     

悬挂式独立内管气举反循环在地热钻井中的应用

随着天津地区深部热储开发力度逐渐加大,地热钻井需要钻穿多个严重漏失地层,其施工难度越来越大。为此,研究出一套悬挂式独立内管气举反循环钻井系统,结合天津地区东13区2口地热井工程实例,对该系统进行了介绍,并对其在地热深井施工中的应用效果进行了分析。     

气举反循环钻进技术在地热深井施工中的应用

介绍了气举反循环钻进技术在贵州保利ZK3号地热井施工中的使用情况,分析和评价了气举反循环钻进的使用效果,实践证明,气举反循环钻进技术具有效率高、孔内干净、事故少、施工成本低、钻进质量好等优点。提出下一步地热井施工使用气举反循环钻进技术应改进的问题和建议。     

山东平邑石膏矿矿难大口径救援钻孔施工技术

2015年“12.25”平邑矿难钻孔救援是我国首例通过钻孔救生的成功案例。由于地层不断坍塌变形,导致了复杂地层条件的产生,给救援钻孔的施工带来极大困难。针对这一特殊情况,采用空气反循环钻井工艺技术,处理钻孔事故时采用气举反循环工艺技术。总结了大口径钻孔施工经验,对今后施工大口径救援钻孔提出有待改进的问题和建议。     

Gate road layout design for two-seam longwall mining

Summary Results of instrumentation, test mining and computer aided stability analyses were combined to design the most stable gate road layout for two-seam longwall mining at the Plateau Mining Company. Five layouts were evaluated; these layouts used a combination of yield and/or large pillars with either three-entry or two-entry development systems.A layout which used a yield pillar within a two-entry development system resulted in the most stable gate roads for two-seam mining. Another layout using a yield and large pillar was shown to be most stable for single-seam mining of the top seam, but it was unsuitable for two-seam mining because of seam interaction problems.The size of the yield pillar was determined by satisfying several design requirements, as well as by limited test mining; test results showed good, medium-term stability for the yield pillars, with a possible need for rib control. It was shown that the yield pillars might be effective in controlling the floor heave, and could minimize interaction problems in two-seam mining.     

采动作用下上硬下软型缓倾岩质高边坡变形机理试验研究

我国西南岩溶山区地质环境复杂,地下开采活动频繁,大型崩滑灾害频发。为了了解上硬下软缓倾岩质边坡下覆矿层开采时坡体的沉降与地裂缝发育规律,以贵州普洒崩塌为例,通过相似模型试验,研究采动作用下,坡体的地表沉降、内部位移、层间压力变化规律、以及采动诱发的地裂缝发育情况。研究表明:在地下开采情况下,坡体地表沉降和内部位移随开采宽度增加呈线性增大;当开采宽度约为采高的16倍时,地表沉降突增,并伴随裂缝出现;测点越靠近地裂缝,沉降变化率越大,地裂缝发生位置与地表沉降变化率最大的测点大致出现在同一区域;掘进工作面推进时,采空区上方顶板岩层出现卸荷区域,压应力减小,而采动工作面煤层上方岩体出现层间挤压区域,压应力增加;采空区上方大于20倍采高范围以外,岩体层间压力受地下开采活动的扰动影响微弱。本研究为西南岩溶山区在地下采动作用下,对山体崩滑的早期识别与破坏机制分析具有一定的参考意义。      

顶板复杂地层高位定向钻孔成孔工艺研究

针对淮南矿区顶板复杂地层条件下大直径高位定向钻孔成孔难度大的问题,结合淮南顾桥矿工业性试验,开展了顶板复杂地层成孔工艺技术研究,形成了顶板复杂地层信息探查技术、爬坡复杂孔段和目标层复杂孔段定向钻进技术、完孔技术等关键工艺技术,并成功实施完成了10个孔径153 mm的顶板大直径高位定向钻孔。抽采试验阶段,试验钻孔标况瓦斯抽采纯流量平均达到11.07 m3/min,平均瓦斯抽采体积分数达到31.39%,与邻近高抽巷瓦斯抽采水平相当,初步实现了"以孔代巷"的目标。研究成果为淮南矿区及类似地质条件矿区瓦斯治理提供了新途径,具有显著的应用和推广价值。      

采煤塌陷裂缝对沙蒿吸水来源影响试验研究

采煤塌陷引起的地裂缝不仅造成地质灾害,还会影响矿区植被的生长发育,破坏矿区生态系统。为深入探讨采煤塌陷裂缝对沙蒿吸水来源的定量影响,在神东矿区活鸡兔井田22312工作面选取了受采煤塌陷裂缝影响程度不同的3个试验区进行同位素标记水模拟降水试验。3个试验区根据沙蒿与裂缝的距离不同划分,其采煤塌陷情况分别为未开采区(试验样地内沙蒿距离裂缝大于50 m)、受采煤塌陷影响但无明显裂缝区(简称无明显裂缝区,试验样地内沙蒿距离裂缝大于5 m)以及裂缝区(试验样地内分布有宽度15 cm左右的裂缝通过,且距离沙蒿0~20 cm)。本次试验选择6株沙蒿作为研究对象,划分6个土壤剖面,采用液态水同位素分析仪LGR和Isoprime 100同位素比值质谱仪IRMS分别计算不同土层土壤水和植物样本木质部水的δ18O和δ2H同位素含量,并利用R脚本的MixSIAR贝叶斯混合模型量化降水后不同土层对沙蒿吸水的贡献,探讨土壤水分补给机制和植物水分来源。结果表明:(1) 裂缝区的优先流比例为18.2%;(2) 在未开采区,沙蒿吸收的59.7%的水分来自10~20 cm的土层;(3) 在无裂缝区,沙蒿主要从40~60 cm土层(46.6%)和0~10 cm土层(39.4%)吸水;(4) 在裂缝区,沙蒿吸收的85.9%的水分主要来自40~60 cm的土层。研究结果对揭示采煤塌陷裂缝区土壤水补给机制以及沙蒿吸水模式具有重要意义。      

奥陶系石灰岩推覆体含水层下煤层开采覆岩破坏特征研究

采用相似模型试验和数值模拟相结合的方式,分析了奥陶系石灰岩推覆体含水层下煤层开采的覆岩破坏及地表沉陷 特征。经验公式计算,相似模型试验和数值模拟的对比分析表明：该特殊地质条件下,不考虑渗流场影响时,垮落带高度 为采厚的2.2~4.5倍,导水裂隙带高度为采厚的14.0~19.1倍;渗流场的存在使导水裂隙带及垮落带高度增加,此时垮采比为 4.8,裂采比为20.6。因此,从偏安全的角度考虑,煤层的实际开采过程应考虑渗流场的影响,以渗流场-应力场耦合作用 下的导水裂隙带高度作为安全煤（岩）柱合理留设的依据。     

海下采煤首采工作面覆岩运动规律研究

海下采煤是煤炭工业发展的大事,标志着煤炭资源开发进入了一个向海域进军的历史新阶段,具有长远的战略意义。通过对首采工作面的预测研究和实测检验,揭示了“三软”煤层采用放顶煤开采条件下的覆岩运动规律,为实现煤矿海域下安全高效开采的目标奠定了基础。     

The influences of coal mining on the large karst springs in North China

Environmental damage, to a greater or lesser degree, is caused by coal mining. On the basis of analyzing the hydrogeological conditions of the mining areas, this paper provides a sum-up of the characteristics of water disasters in North China-type Coalfield. Researching into the Baimai Spring group, this paper explores the relation between karst water and groundwater of coal-measure strata, using the methods of pumping test, dynamic observation, and tracer test. After working over the impact of mine water-inrush on spring dynamics, this paper estimates the contributory level of karst water to mining drainage. This paper holds that the mine water-inrush mainly results from karst water, with the fault structures acting as channels; the keys of mine water-inrush are faulty density, intersection and endpoint fault. Finally, this paper suggests that mining below Mine-9 be forbidden, and that below Mine-7 be properly mined, which provides the scientific basis for preserving springs and preventing water disasters in the mining areas.     

沿空留巷采煤对底板扰动破坏深度影响

以韩城矿区桑树坪煤矿下组煤3105工作面开采实际情况为背景,采用现场声波测试和数值模拟方法,对沿空留巷开采条件下煤层底板扰动破坏规律进行了研究。声波测试成果表明工作面底板扰动破坏深度为13.2~14.6 m,数值模拟成果显示工作面底板破坏深度为13.0~14.5 m,两种方法结果较为一致。通过与正常开采条件下底板破坏深度进行对比,结果表明,采用无煤柱式的沿空留巷开采技术不会对底板破坏深度造成较大影响。研究成果为国内底板带压工作面采用沿空留巷技术开采过程中底板扰动破坏规律的确定提供依据。      

大采深工作面煤层底板采动破坏深度测试

针对邢东矿大采深的情况,利用现场底板注水试验对2121工作面底板采动破坏深度进行了测试研究,依据单位注水量的动态变化以及注水孔与采线之间的距离关系,确定了底板破坏深度。试验结果表明:该工作面底板破坏深度为32.5~35m,比300m采深以内的工作面实测深度(9.15~12.0m)增加2倍以上,说明随着开采深度的增加,煤层底板采动破坏深度呈明显增大的趋势,因此,在水压和破坏深度二者同时增加的条件下,2121工作面深部煤层开采的突水危险性远远大于浅部煤层。测试结果为邢东矿大采深工作面的防治水方案的制订提供了科学依据。      

深海采矿对大洋生态系统的影响

本文扼要介绍了深海采矿的环境效应,重点研究了深海采矿对大洋生态系统特别是对底栖生物,浮游生物,食物链结构等的影响,最后探讨了对试采矿监测结果等的有效性评价以及国外最新的研究动态。