ZDY25000LDK智能化定向钻进装备关键技术研究

利用顺煤层、顶板高位钻孔抽采煤层气是当前煤矿井下煤层气综合治理最直接、有效的方法。提高定向钻孔钻进速度和起伏变化大、薄厚不均煤层中的钻遇率,降低施工人员劳动强度,提高钻孔事故预防能力,适应煤矿智能化发展需求,满足煤矿井下长距离定向钻孔施工的智能化钻进装备是当前煤矿井下钻探领域亟待解决的重要问题。基于地质导向和旋转导向钻进施工对钻机精确控制的实际需求,以及煤矿智能化发展的迫切需要,提出了基于防爆电液控制技术的煤矿井下长距离定向钻进装备自动化控制和分体紧凑布局设计的集成化解决方案。重点解决总体紧凑布局设计、关键执行部件设计、自动装卸钻杆技术、防爆电液控制技术、大流量泥浆泵单元设计等设计和技术。研制的ZDY25000LDK智能化定向钻进装备,实现了长距离定向钻进施工过程中自动化装卸钻杆控制、智能化定向钻进施工、参数实时监测以及典型故障智能诊断与预警等功能,使定向钻进装备的智能化水平得到全面提升,为旋转导向和地质导向施工,以及“以孔代巷”大直径定向钻孔高效施工提供了可靠装备保障。      

深井筒地面预注粘土水泥浆施工技术

宣东二号井副井井筒地面预注浆工程,应用粘土水泥浆注浆新技术,安全,优质,高效地完成了注浆施工任务,创造了井筒地面预注浆深度大,注浆段大,钻注效率高的全国新记录,在深井筒注浆孔造孔,定向钻进,制浆工艺,注浆工艺,注浆参数的选取等技术问题上进行了探索,试验,取得了良好效果,为类似注浆工程的施工提供了可供借鉴的技术资料。     

注浆技术在砂卵石地层水平（定）导向钻进工程中的应用研究

本人在借鉴前人成果并结合施工经验的基础上,系统总结了砂卵石地层与非开挖钻进施工的适应性,对非开挖钻进施工中出现的问题进行了归纳和分类,并对其原因进行了分析和探讨。同时,为了解决非开挖导向钻进在复杂地层特别是砂卵石层中的施工难题,考虑采用注浆预加固技术对砂卵石层进行预先加固,以提高其强度,保证非开挖导向钻进的顺利进行。更进一步地,对水平孔中注浆预加固的三种方法（垂直注浆法、导管注浆法、随钻注浆法）在导向钻进工程中的概念、适用范围、优缺点以及实施控制要点等进行了对比和研究。     

张集煤矿第二副井及东回风井压力注浆技术应用

介绍了张集煤矿第二副井及东回风井施工前进行压力注浆的工程设计及技术方案。为提高注浆孔的施工效率和避免场地的干扰,采用了随钻定向钻进技术施工Y形分支孔;鉴于施工区域地质情况的复杂性,在注浆施工过程中,采用多次注浆、控压注浆等方式,较好地解决了裂隙地层串浆和保护井下临近巷道的问题,确保了注浆工程按照要求圆满完成。并对工程设计及施工中的相关问题进行了系统总结和阐述。     

水平定向钻岩石层穿越套管安装工艺

在水平定向钻穿越长距离、复杂地质条件施工中,为保证穿越导向孔钻进工程的顺利进行,避免或减少钻杆在传递推力时在钻孔内产生“蛇行”弯曲、不能有效传递推力、钻进方向不易控制等不利因素,通常采用在钻机侧沿钻进方向的钻杆上加装部分套管技术。本文详细阐述了水平定向钻岩石层穿越套管安装的施工流程、安装技术措施,同时对套管的钻进、润滑、回抽等环节进行了分析,并对套管施工过程中安全注意事项提出了几点建议。     

水平绳索随钻定向钻进技术研究与应用

水平孔绳索取心钻进时, 钻具回转轴线与自身重力方向不在一条直线上, 地面孔口加压, 受地层软硬或岩层产状作用下, 钻孔轨迹都会发生偏斜, 目前暂无有效办法实现随钻定向纠斜。针对此问题, 开展了小直径水平绳索随钻定向仪器的推送、固定、打捞机构研究, 创新形成一套水平绳索定向钻进器具和定向技术, 并在川藏铁路多吉隧道水平钻孔进行随钻定向纠斜, 成功抑制钻孔上漂趋势, 并降斜3°, 为地质勘查水平绳索取心定向钻进轨迹控制提供支撑。      

水平分支注浆孔卡埋钻事故处理实践

近年来煤矿奥灰治水注浆定向钻进技术发展迅速,多分支超深水平注浆孔数量激增。在水平注浆孔施工过程中,普遍存在地层漏失量大,泥浆突然失返,小径钻孔裸孔段长,水平段孔眼轨迹复杂,控制难度大,靶点技术误差要求严,定向仪器、工具等价格昂贵,施工风险相对较高,极易发生埋钻卡钻事故。一旦发生卡钻事故,就会面临着处理周期长、处理难度大等问题,传统的卡埋钻处理方法在水平注浆孔中应用效果不明显。通过采用空压机输送压缩空气,破坏水平孔着床的沉砂结构,将着床的沉砂吹出孔外或吹入地层裂隙,成功地实现了解卡。总结了水平注浆孔施工中卡埋钻事故的预防措施。     

东庞矿奥灰含水层多分支水平孔卡埋钻事故处理

近年来,随着定向钻进技术的不断发展,随钻测量技术和受控定向螺杆钻具的制造工艺日趋成熟。地面定向水平钻孔在石油、天然气、页岩气、盐矿等领域得到广泛应用。地面定向水平分支孔注浆在煤矿防治水领域的应用开始大面积推广,在钻进过程中经常发生各种各样事故,造成大量的人力、物力、财力的损失,甚至导致全孔报废及人员伤亡。因此,如何减少或是避免事故的发生,保证钻进工作的顺利进行,是当前面临的重要课题。本文结合冀中能源股份有限公司东庞矿9400采区奥灰含水层区域注浆改造一期工程钻探工程DB2-E3地面定向水平孔施工时发生卡埋钻事故成功处理的实例,总结了水平注浆孔卡埋钻事故预防措施,对水平孔安全施工具有一定参考意义。     

地面注浆加固技术在深部巷道厚层破碎围岩中的应用

淮南某矿井胶带机巷离地表深度约730m,在掘进中遇到岩体破碎带。由于破碎带厚度大,且富含水,造成了巷道变形严重,无法贯通。在分析矿区地质条件的基础上,实施了地面预注浆技术来加固破碎岩体：采用定向分支孔钻进技术以减小钻场征地面积和节约钻进工程量;运用飞管技术加固造斜段钻孔孔壁;根据窜浆钻孔的孔间距及井下漏浆点位置,确定浆液扩散半径;根据漏浆量及巷道变形观测结果确定注浆对巷道影响区的范围,并依此调整注浆参数和注浆结束标准。最后提出了地面注浆期间须加强井下巷道监测的建议。     

我国煤矿瓦斯灾害超前大区域精准防控技术体系及展望

为满足煤矿自动化、智能化生产的快速发展及区域防突的迫切需求,推动煤矿大区域瓦斯灾害治理技术体系发展,针对传统煤层钻孔瓦斯抽采技术“钻不深、抽不出、检不了”等技术难题,系统分析近年来定向钻进、地面井、分段水力压裂、深孔取样、随钻探测等技术与装备在各大矿区不同地质条件下的应用效果。结果表明:目前已形成了基于大区域超前随钻地质勘探及预测、大区域地面及井下瓦斯抽采、非接触式连续在线动态预测等关键技术组成的煤矿瓦斯大区域治理技术体系,为推动煤层瓦斯治理技术的升级变革,实现不用或少用专用瓦斯治理巷道综合治理煤矿大区域瓦斯的目的奠定了基础。最后指出未来将发展核磁探测、伽马、雷达、深孔光纤等探测技术,以实现煤岩及地质异常体识别、瓦斯参数精确测定;发展地面水平井体积压裂高效开发及井上下联合增渗等技术,以提升井上下联合预抽效果;发展区域化超大流量压裂泵组或压裂工厂、连续油管压裂等技术与装备,以提升煤矿井下区域化增渗效果;发展风险信息融合感知、突出前兆特征智能识别、瓦斯超限预警等技术,以实现区域连续精准预测及智能预报警。      

灌浆钻灌一体化工艺实践与探讨

历来灌浆是由两个不同的工序组合起来的,即成孔与灌浆,成孔由一套钻具完成,灌浆又是由另一套灌浆管系列完成,之间无相联关系。因此,在某些施工区域,可由钻机组与灌浆组分别完成。通过工艺改进后,可将成孔与灌浆改为一个工序,使灌浆质量与效率均能得到提高。介绍了钻灌一体化技术的原理、工艺流程及其工艺特点,并列举了工程实例。     

强岩溶地区动水注浆技术探讨

帷幕注浆是目前解决矿山开采水患问题的重要方案之一,尤其在强岩溶地区,长期大量抽排地下水容易导致环境地质灾害。从帷幕设计、钻孔技术要求、注浆材料、注浆段长、注浆压力、浆液浓度选择、注浆结束标准、跑浆处理措施、效果检验等方面,详细阐述了强岩溶地区动水注浆技术。     

华北型煤田底板灰岩含水层超前区域治理模式与选择准则

为建立系统的超前区域水害探查治理技术体系，分析概括我国石炭-二叠纪煤田煤层赋存及水文地质条件，从水害治理工程的系统性出发，围绕我国煤层底板水害超前区域治理工程施工过程中钻孔施工条件、层位选取、钻进工艺3个主要因素，概化形成适用于我国华北型煤田地质及水文地质条件的底板含水层注浆改造模式。综合考虑煤层埋深、煤层底板承受水压、底板岩层结构组合等判识指标，确定了各类治理模式的选择准则；结合钻孔布设、注浆材料2项指标，进一步划分出超前区域治理亚类模式。以淮北矿区、韩城矿区2个典型超前区域治理工程实践为例，分析了各区域治理模式的选取原则及工程应用效果。研究成果对指导我国煤层底板含水层超前区域治理工程模式选择与底板注浆工程实施具有重要理论指导作用。      

重力式导向防斜钻具在钻孔灌注桩施工中的应用及探讨

介绍了一种高垂直度要求钻孔灌注桩施工的防斜钻具——重力式导向防斜钻具的设计、加工,及其在福州至银川高速公路九江长江公路大桥桥基工程中的使用效果,从理论上分析了该钻具的防斜原理。     

青阳水库坝基帷幕灌浆防渗工程施工方法

介绍了青阳水库坝基基岩帷幕灌浆防渗工程的施工工艺以及在钻孔和灌浆施工过程中,针对特殊情况所采取的技术措施。     

铜多金属矿帷幕注浆堵水方案研究

结合江西乐平市月形铜多金属矿帷幕注浆堵水工程,主要阐述了矿山发生涌水灾害后治理的方法选择及治理工序,并对注浆法的施工工艺加以研究和推广,同时简单介绍了施工过程中一些常见问题及处理对策。根据该工程的工程地质条件、工程性质、预算等限制条件选择高压孔内循环式注浆;下行式分段注浆方式方法。浆材为水泥粉煤灰和水泥粘土浆两种,必要时加入适量水玻璃。最后,通过钻心、压水对比和面波检测确定注浆是否达到工程要求。     

煤矿底板注浆多分支水平井卡钻事故处理

煤矿底板注浆多分支水平井因其具有效封堵含水层中的导水通道,解决煤矿底板水对工作面的威胁,对环境破坏小等优点被广泛应用于煤矿底板突水防治中,但受地质条件、水文条件、钻井工艺、施工过程等影响,在施工中易发生事故。以淮北煤田某煤矿底板注浆多分支水平井为例,对该井因二开施工过程不规范引起地层坍塌导致的井下卡钻事故进行分析,在采用常规方式处理无效的情况下,借鉴“油田老井侧钻开窗技术”,不仅解决了卡钻事故,而且确保了后期施工安全。这是侧钻开窗技术在该区处理井下事故的首次成功应用,对该区及国内其他地区处理类似事故具有重要的借鉴和指导意义。     

富水断裂带优势劈裂注浆机制及注浆控制方法研究

注浆是处治隧道塌方、突水突泥等地质灾害的有效手段,但对于岩体结构多样、结构面发育的富水断裂带,注浆理论及控制技术尚不成熟。基于富水断裂带内部岩体结构,建立了注浆概念模型,提出了优势劈裂注浆概念。基于广义宾汉流体本构方程,建立单一平板优势劈裂注浆扩散模型,推导了考虑浆液流变特征的优势劈裂注浆扩散控制方程。由方程可知,注浆速率、注浆压力及浆液黏度是影响注浆扩散的3个主控因素。深入分析了优势劈裂注浆过程中3个主控因素对注浆扩散的影响规律,基于此提出优势劈裂注浆控制方法,形成了注浆压力差异控制、控制液动态调节及注浆速率梯度控制3项关键技术,促使浆液在优势结构面内控制性扩散。研究成果成功应用于江西省某隧道断裂带塌方处治工程中,取得良好治理效果,对隧道断裂带地质灾害控制理论研究和工程实践具有一定指导意义。