定向长钻孔在母杜柴登煤矿顶板探放水中的应用

水灾是威胁煤矿井下安全生产的三大危害之一,施工探放水钻孔是预防和治理水灾的重要手段。结合母杜柴登矿顶板探放水工程,阐述了利用定向钻进技术施工探放水钻孔的工艺方法。实践证明,定向探放水钻孔可以准确地探测出目标区域的含水信息,完全满足矿区探放水要求,为煤矿安全生产提供了保障。     

定向钻进技术在煤矿井下探放水孔施工中的应用

由于煤矿井下采空区汇聚了大量的水,对其他采区采掘施工安全带来严重威胁.利用定向钻进技术,成功地施工探放水钻孔,并通过钻孔将积水放出,消除了水害隐患,保证了矿区安全生产.     

定向钻进技术在煤矿井下探放水孔施工中的应用

由于煤矿井下采空区汇聚了大量水,对其他采区采掘施工安全带来严重威胁,利用定向钻进技术,可成功地施工探放水钻孔,并通过钻孔将积水放出,消除水害隐患,保证矿区安全生产.     

采空区老塘水探放实践

用实例介绍了任楼煤矿采用超前放水钻孔、边掘边探和施工放水巷等方法,探放采空区老塘水的技术,探放水效果明显,且经济、安全,效益显著.     

ZDY3500T型煤矿用中深孔探放水钻机的研制

为了有效预防煤矿水害,针对煤矿探放水钻孔施工的需求,研制了一种高转速、长行程、适用于300 m孔深的ZDY3500T型探放水专用钻机。介绍了钻机的防水设计、给进装置、大角度变幅装置、卡瓦组件、大开口夹持器、动力泵组以及孔口安全装置。试验表明,该钻机技术方案先进,能满足多数煤矿对探放水钻孔施工的需求,为降低煤矿水害提供了一种可靠的设备支持。      

我国沿煤层定向钻进技术的研究及应用前景

我国沿煤层定向钻进已掌握３００ｍ以内孔深的钻进工艺和技术关键，并完成了设备，仪器的配套，沿煤层定向钻进技术不仅可以用于煤矿井下的综合探测技术，探放水工程和瓦斯抽放施工，而且可用于地面其它近水平工程孔的施工，产生的经济效益和社会效益极其可观。     

煤矿井下分段水力压裂梳状定向长钻孔钻进技术研究

随钻测量梳状定向钻进技术目前主要应用于煤矿瓦斯防治、地质异常体探测和探放水等领域。但该技术还未与水力压裂增透强化抽采技术相结合应用于煤层瓦斯防治领域,由于水力压裂增透强化抽采技术对钻孔特殊要求,相应钻探装备、钻孔设计和钻进成孔工艺均需要进行研究突破。本次研究成果融合了井下梳状定向长钻孔瓦斯抽采技术及水力压裂增透强化抽采技术的优点,形成了一套适合分段水力压裂梳状定向钻孔施工设备及工艺流程,能够满足对松软煤层瓦斯远距离与区域增透技术的需求,解决松软煤层透气性差、瓦斯抽采孔成孔性差、抽采距离短、抽采区域小等难题。     

煤层顶板砂岩水定向钻孔预疏放效果检验

煤矿井下定向钻进技术具有钻孔轨迹可精确控制、有效距离长、一孔多用等优点。针对唐家会矿顶板水害,采用定向长钻孔进行预疏放,通过首采工作面的疏放水实践以及穿层钻孔检验,顶板水疏放效果明显,为工作面掘进和回采提供了安全保障。     

定向长钻孔精确探放矿井老空水技术及其应用

老空水害事故危害程度大。系统研究了定向长钻孔探放老空水的原理、钻进装备、钻孔设计和成孔工艺方法等关键技术,将随钻测量定向钻进与常规回转钻进技术结合施工定向长钻孔,实现了煤矿井下老空水的精确探查和疏放,形成了一套老空水探放技术与装备。在宁煤集团白芨沟煤矿现场应用情况表明,该技术方案先进可靠,老空水探放效果良好。      

山西经坊煤矿3-807工作面顶板富水异常区验证及涌水量预算

顶板砂岩裂隙水是经坊煤矿3号煤层开采的主要充水水源之一,但其富水性具有不均一性,使工作面回采过程中涌水量变化较大,不利于安全、经济的排水。通过分析煤矿3-807工作面地面电法解释的顶板砂岩富水异常区、构造及可能的富水砂岩层段,探讨合理的布设井下探放水钻孔的位置,并对探放水后工作面回采过程中的涌水量进行预测。研究发现,对3-807工作面顶板砂岩探放水过程中,布设在电法解释的顶板富水异常区、向斜轴部的探放水钻孔,放水量持续且较为稳定,出水层位均为K9、K10砂岩,且K10砂岩富水性强于K9砂岩;3号煤层工作面涌水量的预测采用比拟法较为准确,可以为后期排水设备的布设提供参考依据。     

地面防治水钻探技术在双系煤层 上覆采空区积水治理中的应用

针对双系煤层上覆采空区积水对下部煤层开采构成的威胁,提出在地面布置钻孔,穿越上部多层采空区,施工探放水孔与大直径抽水井的防治水钻探技术。采用该技术在大同矿区上覆侏罗系采空区的积水治理实践表明,地面探放水孔能够实现采空积水区与下部石炭系开采煤层巷道的贯通式放水,大直径抽水井可实现超大流量的采空区积水抽放,施工的9个地面探放水累计疏放采空区积水398.1万m3,5个大直径抽水井累计抽排采空区积水200余万立方米,取得了较好的贯通式放水和抽排效果。介绍了地面探放水孔与大直径抽水井钻探技术在同煤集团同忻矿上覆侏罗系采空区积水治理中的应用,可为其它类似开采条件的矿井上覆采空区积水治理提供参考。     

随钻测量定向钻进技术在矿井顶板水患治理中的应用研究

西北侏罗系顶板裂隙水害是我国煤矿水害主要类型之一,严重影响了矿井的正常生产,并构成了安全隐患。提出采用随钻测量定向钻进技术施工定向长钻孔进行顶板水探放的治理方案,并对钻进成孔工艺和钻探装备进行了选配。选择红柳煤层3121工作面进行了现场应用,施工的定向长钻孔终孔平均出水量是相邻工作面常规钻孔的269倍,相同疏放周期时放水量是常规钻孔的415倍,成功对2个顶板含水层进行探放并达到安全开采要求,起到超前长距离区域探放顶板水的效果,同时可节约78%工期。现场应用情况表明,随钻测量定向钻进技术在顶板水害防治中具有广阔的应用前景,可为类似矿井提供参考。     

硬岩PDC定向钻头优化设计及其表面增材技术研究

定向长钻孔是煤矿瓦斯、水害治理的主要技术手段,PDC定向钻头性能是影响坚硬地层钻进效率的重要因素。针对煤层顶底板岩层定向长钻孔施工中出现因PDC钻头体断翼、PDC崩齿等问题导致的频繁起下钻、施工效率低等现象,采用等切削布齿原则对刀翼布齿进行优化,有效降低切削齿冲击破坏;通过流体力学仿真分析,优化钻头水力参数,保证岩屑及时排出孔底,防止切削齿因重复破碎岩石导致过早损坏;通过仿真分析,优选大直径PDC异型齿,提高切削齿耐磨和抗冲击性能;引入表面增材制造技术,通过优化等离子(PTA)增材制造工艺参数,实现了兼具胎体耐磨耐冲蚀和钢体强韧性的WC基复合钻头体加工工艺。新研制的PDC定向钻头,在淮南顾桥煤矿北区底板探放水钻孔中进行了现场试验。结果表明：钻进致密、坚硬灰岩地层时,2只钻头寿命分别达到827、810 m,相对于以前的?120 mm胎体式定向钻头平均寿命300 m有较大幅度的提高,并降低了上下钻等辅助作业时间,提高了施工效率,达到了硬岩定向长钻孔提速增效的目标,为硬岩定向长钻孔用PDC钻头设计和制造工艺开发提供了新的解决方案。     

电缆湿接头在小口径定向孔中的应用

小口径地质勘探不断向深部发展,受地层条件、孔内事故和孔斜要求等因素影响,很多钻孔需要定向钻进施工。而小口径钻孔一般采用φ50、60 mm钻具无法满足随钻仪器的下入要求。通过技术攻关及数次现场试验和改进,研制成功了一套小直径电缆湿接头,较好地解决了小通孔钻杆随钻受控定向钻进的关键技术及难点。具体方案为：把测量探管和传输电缆分开,定向测量探管事先与钻具连接,随钻具下放到预定深度,电缆连接信号上接头由钻杆内腔下入,与探管顶部的信号下接头在钻井液中实现电气连接和信号传输,完成定向作业。该方法在国投新集杨村煤矿DF33断层地面探测及注浆工程和莲塘李井田煤炭勘探中进行了试验并成功应用。具有一定的推广应用价值。     

定向钻进工艺技术在探查疏放灰岩水中的应用

顾北煤矿A组煤受到灰岩水害严重威胁。采用顺层定向长钻孔工艺技术对工作面底板灰岩含水层进行探查,依据地层特征,对定向钻孔套管孔段、回转钻进孔段、定向造斜孔段、定向稳斜孔段的施工方法及关键技术进行分析研究,并选取13321工作面及13121工作面实施定向探查钻孔进行实践验证。结果表明,定向长钻孔技术实现了对工作面底板含水层全覆盖探查,目标层钻遇率高,一次性探放距离远,减少常规钻孔工程量,经济效益显著。该技术的成功实施解决了顾北煤矿区水害探查难题。     

煤矿井下精准对穿巷道疏放水孔定向成孔技术研究

针对钱营孜煤矿西三轨道上山精准对穿巷道疏放水钻孔施工距离长、精度要求高、地层断层成孔性差等技术难点,通过对大功率定向钻进装备优选、钻孔轨迹精确设计、钻孔轨迹精准控制、复合定向钻进强排渣等方面的技术研究,实现疏放水孔钻进至443 m从目标巷道预定区域精确对穿贯通,上下误差0.19 m,水平位移误差1.72 m,自2017年10月28日巷道贯通后,截止2017年12月1日总出水量3200 m3,有效保障西三轨道上山和西三回风上山的掘进安全。     

ZDY1000G型全液压坑道钻机的设计

ZDY1000G型全液压坑道钻机是一款主要面向坑道勘探而设计的装备,可用于煤矿瓦斯抽放孔、探放水孔和其他工程钻孔的施工。介绍了该钻机的设计思路、机械系统和液压系统,并对具有复合缓冲张紧装置的双油缸链条倍速给进机构和具有减压钻进功能的双泵液压系统进行了详细描述。      

存储式随钻测斜仪的研制

针对目前广泛使用的全方位钻孔测斜仪测量钻孔轨迹存在工序复杂、工作量大的问题,研制了存储式随钻测斜仪。该仪器主要由孔口监视器和测量探管两部分组成,可用于煤矿井下水平钻孔或定向钻孔无缆式随钻测斜,随钻测量并记录钻进方向的倾角、方位角;监视器在孔口与探管同步工作并记录钻孔深度;终孔后,监视器显示钻孔三维轨迹图。      

多功能定向钻探软件系统设计与开发

计算机软件辅助设计钻孔轨迹及其跟踪定位与监控是现代定向钻探工程和深部资源勘探发展的需要,针对地质勘探钻探工程特点和技术要求,多功能定向钻探软件开发以钻孔轨迹设计与分析监控为主,兼顾地质钻探工程技术成果生成,软件系统功能包括钻孔弯曲规律分析、钻孔轨迹坐标定位计算、初级定向钻孔设计、受控定向钻孔轨迹设计、三维空间钻孔轨迹动态演示和钻孔地质设计书生成、钻孔地质柱状图生成、钻探工程技术综合图生成,软件系统经实例验证并应用于工程实践。     

ZDY4000LD (A)型履带式全液压定向钻机的设计

ZDY4000LD (A)型履带式全液压定向钻机是一款面向狭窄巷道而设计的装备,主要用于中深孔的瓦斯抽采、探放水及顶底板注浆等钻孔施工。介绍了该钻机的设计思路,包括总体方案、关键结构、液压系统和外观造型设计,详细描述了关键结构部件和液压系统。该钻机具有结构简单,操作方便,巷道适应性强的特点,通过结构设计的优化,提高了钻机机身的调角度范围及给进行程,改善了钻机的工艺适应性。