煤矿坑道钻机用履带式泥浆泵车及其应用

为实现煤矿坑道钻机钻进时搬迁便捷、作业安全、配套设备高度集成化,研制了煤矿坑道钻机用BLY 260/9型履带式泥浆泵车。泵车采用整体履带式结构,将钻机配套用附属装置集成到有动力、可自主行走的履带平台上。在晋煤集团成庄矿和寺河矿的现场试验表明,泥浆泵车配套坑道钻机尤其是定向钻机,技术方案先进可靠,瓦斯抽采钻孔施工效果良好,为煤矿坑道钻机的设备配置提供了一种有效的解决方法。     

狭窄巷道小定向钻机及配套泥浆泵车的研制

针对现有定向长钻孔钻机在煤矿井下狭窄巷道及复杂地层条件应用存在的诸如结构体积偏大、功能结构与施工工艺匹配需改善、附属设备配套及操控性差等实际问题,研制了窄体型小定向钻机成套装备,通过现场工业性试验和长期推广应用验证了产品的性能与可靠性。阐明了该套设备的研制思路和必要性,以及解决的关键技术问题。     

地质岩心钻探现场泥浆专家系统设计

根据当前地质岩心钻探泥浆使用的技术要求,讨论了满足现场使用的泥浆专家系统的设计方法。建立了以地层分类为基础、以工程实例为依据的泥浆配方推导模式。构建了专用于本系统的地层信息数据库、配方实例数据库以及材料信息数据库等。可根据现场施工钻遇的不同地层,通过本软件迅速查询相应的工程实例配方和使用经验。同时,还可以查询相应泥浆材料的介绍、推荐加量、生产厂商等信息,以便更好地满足施工现场的需求。     

煤矿井下——钻探技术应用的广阔天地

钻探，一个古老而又年青的学科，近年来在煤矿井下瓦斯抽放钻孔开拓出了一片新的广阔天地。     

LBM低粘增效粉——绳索取心钻探用泥浆材料

LBM是国家经委立项技术开发、并经地矿部勘查技术司列入新产品推广的新型泥浆材料，它主要用于绳索取心钻探。     

水敏性地层钻探用接枝淀粉聚合物泥浆体系研究

以接枝淀粉共聚物为降失水荆,选择抑制荆、防塌剂、润滑剂、包被剂、膨润土等处理剂,优化设计了水敏性地层用接枝淀粉聚合物泥浆体系。经过测试,该体系的API失水为7ml,相对膨胀降低率84．2％,岩屑回收率92％,摩阻系数0．07。该体系在水敏性地层的钻探施工中取得了良好的使用效果。     

依兰达连河勘探区钻探使用泥浆类型的选择

在以水敏性地层为主的煤田钻探施工中,）中洗液起着相当重要的作用。KHM—CMC—PAM高聚物泥浆在依兰达连河矿区水敏性易塌地层中的应用,起到了维护孔壁的作用,保证了钻探过程孔壁的安全。     

低固相泥浆在福建煤田钻探中的应用

通过对福建煤田地层特征及其对钻探影响的分析,阐述了在福建煤田钻探中所遇的主要问题,结合实践论述了低固相泥浆的主要性能和优点、以及低固相泥浆对预防处理水敏性地层的缩径和破碎、松散等不稳定地层的坍塌、掉块现象具有的效果,对保证施工的顺利进行、提高施工质量与效率的重要作用。     

基于ATO模式的煤矿井下多变幅履带钻机模块化平台开发

随着煤矿井下履带钻机客户定制化的不断普及,针对履带钻机产品种类及规格呈现精细化、多样化、复杂化等特点,成功开发了多变幅履带钻机模块化平台。分析了模块化平台研制过程中的4个关键环节：模块化平台的建设,模块化部件合理划分及开发,模块化部件的集成与开发,面向客户的模块化定制模式;提出了基于ATO模式（订单装配模式）的多变幅履带钻机产品模块化定制流程。应用效果表明：多变幅履带钻机模块化平台的建立,产品研发周期缩短了75%,降低了新产品开发成本,提升了快速应对市场需求的能力,方便了产品升级、售后和生产组织管理。     

煤矿井下定向钻进工艺技术的应用

定向钻进技术以其精确控制钻孔轨迹逐渐被应用于煤矿井下瓦斯抽采钻孔及防治水钻孔施工中。从定向钻进技术的原理入手,以国内多家煤矿企业井下施工定向钻孔的实际资料,研究了定向钻进技术在煤矿井下进行瓦斯抽采、地质构造探测及防治水施工的适用条件、布孔方式和成孔原理。结果显示,定向钻进技术在煤矿井下瓦斯抽采、地质构造探测及防治水领域的应用效果显著。     

煤矿井下复合定向钻进技术研究与应用

针对传动滑动钻进方法施工千米以上长距离定向钻孔遇到的问题,借鉴石油钻井领域先进技术经验,提出煤矿井下近水平复合定向钻进技术,对其高效钻进机理与钻孔轨迹控制原理进行了分析探讨。根据复合定向钻进工艺技术要求,完成了泥浆脉冲无线随钻测量系统选型,完善了复合定向钻进技术装备配套,形成了泥浆脉冲无线随钻测量复合定向钻进工艺,开展了煤矿井下长距离定向钻孔复合定向钻进现场试验,完成一个1 566 m本煤层定向长钻孔。试验结果表明,与传统滑动定向钻进技术相比,在钻进安全性显著提升的基础上,复合定向钻进技术综合钻进效率显著提升,实现了本煤层定向长钻孔的安全高效钻进。     

煤矿井下定向钻进钻孔事故的预防及处理

钻孔事故是煤矿井下定向钻孔安全、高效施工的巨大威胁。介绍了定向钻进常见卡钻、钻具断落和喷孔事故;分析了其成因、预防措施和处理工艺经验。认为对待钻孔事故应坚持“预防为主,处理为辅”的原则;结合装备现状,应开展适用于煤矿井下定向钻进事故处理的专用技术及装备研究。     

煤矿井下碎软煤层泡沫钻进技术及应用

针对煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采中风压空气钻进施工中排粉能力有限,易造成粉尘污染问题,提出采用煤矿井下泡沫灌注系统及宽翼螺旋钻杆进行高效泡沫钻进的技术方案。通过对钻孔环空间隙流场的数值模拟,研究宽翼螺旋钻杆结构对泡沫钻进高效排粉的影响,确定头数3、槽宽26 mm、螺距110 mm为宽翼螺旋钻杆的优化结构参数。在淮北某矿3204工作面碎软煤层中进行了深度达195 m的本煤层钻孔试验,结果表明,相对于中风压空气钻进工艺,钻进回转阻力降低了42%~48%,表现出高效的排粉效果,可提高煤矿井下碎软煤层钻孔深度和成孔率。该工艺可为类似煤矿井下深钻孔施工提供借鉴。     

顾桥矿顶板定向长钻孔爬升段施工工艺试验

为解决顾桥矿顶板大直径高位定向钻孔爬升段成孔难度大的问题,先后进行了注浆加固钻孔、异型钻具组合透孔和大级差钻具组合扩孔等成孔工艺方法试验。根据现场施工情况,采用大级差钻具组合工艺成功施工了14个孔深500 m以上煤层顶板高位定向长钻孔。结果表明,大级差扩孔工艺可以有效解决爬升段穿越复杂地层成孔难题。指出了大级差扩孔工艺施工注意事项,形成了一套具有推广价值的相关工艺方法。     

煤矿井下定向钻进防塌乳液研究

治理煤矿瓦斯最有效的办法是通过钻孔对其进行抽采。以聚丙烯酸酯（PCM）、三醋酸纤维素（TCA）为单体,采用反相乳液聚合法合成了MZ-1乳液。通过室内实验评价其流变性能、防塌护壁性能及抗煤粉污染能力,并在冀中能源东庞煤矿三水平通风绕道2号钻场9号钻孔进行了现场试验,结果表明：MZ-1乳液配制的冲洗液具有良好的流变性,较低浓度条件下具有较高的黏度和切力;防塌护壁能力也较国外进口的A乳液、B乳液、植物胶及PHP强;具有较强的抗煤粉污染能力,在煤粉体积分数达到10%时,仍然具有较好的流变性。     

煤矿井下钻机变幅机构的发展现状与展望

钻机变幅机构用于调节钻孔的开孔参数,即方位角、倾角和高度。针对不同种类钻机变幅机构的结构差异性及煤矿井下钻孔的施工特点,总结了煤矿井下钻机变幅机构对开孔参数的调整要求,提出了煤矿井下钻机变幅机构的研究目标,即能够快速准确地调节钻孔开孔参数及保障钻机施工的稳定性。总结出煤矿井下钻机变幅机构具有外形尺寸小、参数调节范围较大、施工时需要稳固可靠、调节过程自动化程度高的总体特点。对目前煤矿井下钻机几种常见变幅机构的结构特点、辅助稳固方式、控制方法、适用范围及存在的优缺点进行分析,提出了煤矿井下钻机向钻孔机器人发展过程中变幅机构在结构和控制方法方面的研究方向,建议重点从关节自动锁紧装置开发、变幅机构结构适应自动加卸钻杆模式的需求、钻孔开孔参数智能调节、开孔参数与底盘调平及机身稳固的协调控制等方面开展研究工作。研究成果为煤矿井下钻机装备智能化提供了研究思路。     

井下定向钻进用小直径通缆水力振荡器的研制

针对煤矿井下定向钻进过程中由于托压效应引起的钻进摩阻大、钻进效率低、钻孔深度受限等问题,提出通过钻柱振动减阻的技术思路。采用理论分析和数值模拟进行激振力、激振频率等关键技术参数的设计,研制ø89 mm小直径通缆水力振荡器。在室内测试碟簧和圆柱弹簧两种辅助复位原件结构的振荡器性能,并在淮南张集煤矿井下进行实钻试验。结果表明：碟簧式水力振荡器在300 L/min流量时,最大压降1.9 MPa、激振力8.11 kN、频率13 Hz,适合安装在近钻头位置辅助减阻;圆柱弹簧式水力振荡器频率在300 L/min流量时,模拟测试150 m通缆定向管柱最大变形量2.86 mm,最大复位力7.98 kN,频率11 Hz,适合安装在钻柱中间主要减阻;在张集矿井下-600 m疏水巷10号孔定向钻进产生明显托压时使用圆柱弹簧式水力振荡器,使平均钻压降低33%,钻效提高126%,显著降低钻进摩阻,提高定向钻进效率。研制的ø89 mm小直径通缆水力振荡器为煤矿水平定向钻进中托压问题提供一种新的解决方法。