丁集矿碎软煤层气动定向钻孔瓦斯治理技术研究与试验

为了解决丁集煤矿采用底板穿层钻孔进行碎软煤层瓦斯治理存在底板岩巷工程量大、成本高,常规回转穿层钻孔轨迹不可控,补孔多、钻孔工程量大的问题,提出利用气动定向钻进技术进行顺层瓦斯治理的新模式。针对丁集煤矿1212(1)工作面煤层瓦斯及地质特点,开展了构造挤压破碎带钻进技术、气动定向钻进技术、筛管完孔技术和封孔技术研究,利用ZDY6000LDB定向钻机及其成套装备在丁集煤矿1212(1)工作面运顺进行了I期现场试验,成功施工了48个孔深166 m以上的顺层气动定向钻孔,监测期间,瓦斯平均抽采浓度35.2%,累计瓦斯抽采纯流量达到734 382 m3,达到了试验预期。试验表明,该技术与装备能够满足丁集煤矿碎软煤层顺层瓦斯治理需求,为丁集煤矿安全高效生成、矿井降本增效提供了可靠的技术支撑,也为煤层条件类似矿井提供了新的技术借鉴。

新安矿底板灰岩水害超前探查治理技术研究与应用

为了解决新安矿采用常规回转钻进方式进行底板灰岩水害超前探查钻孔施工存在轨迹无法有效控制、钻孔深度小、存在治理空白区域的问题,提出了利用大功率定向钻进装备施工定向长钻孔来解决以上问题的技术方案,为了保证超前探查效果,进行了目标层精准定向钻进技术研究,同时,针对灰岩层出水后常规注浆加固方式存在的水泥堵孔问题,研究了孔内局部注浆加固技术。利用成套装备与技术,成功在新安煤矿15150综采工作面下部底板巷施工了2个孔深超过500 m的超前探查长钻孔,探清了该底板岩巷掘进方向前500 m范围底板奥灰含水情况,并在1#孔深280 m处成功实施了孔内局部注浆,注浆压力达到8 MPa,总注浆量达到514 t,在煤矿井下首次实现了孔内局部注浆,并取得了良好的注浆加固效果,为该底板岩巷的安全掘进提供了安全保障。

汶川科钻WFSD-4孔钻井液CO_2污染及其处理

汶川地震科学钻探四号孔(WFSD-4)在二开钻进过程中,钻井液受到了较为严重的CO2污染,造成钻井液性能变坏,具体表现为粘切升高,流动性变差,影响了正常钻进。通过分析CO2污染钻井液的影响因素,并结合钻井液遭受CO2污染的机理和特点,在室内实验和现场应用的基础上,总结出了CO2污染的规律、性能特征及相应的处理措施:即在保证钻井液pH值的条件下,通过石灰除去钻井液中的酸根离子等。

煤矿井下定向钻孔常见孔内事故预防与处理

基于煤矿井下定向钻进事故处理理论知识与实践经验,介绍了煤矿井下定向钻进常见的孔内事故类型,根据事故发生特点及规律将常见的孔内事故归纳为卡钻、钻具断落等2大类7个亚类。通过分析不同事故类型的事故成因、事故特点及施工特点,在本着"安全、快捷、科学、经济"原则的基础上提出了相应的预防与处理措施,包括强力活动钻具工艺、公锥打捞工艺、母锥打捞工艺和套铣打捞(全孔套铣打捞或局部套铣打捞)工艺等,旨在为更好地服务于煤矿井下定向钻进施工提供一定的依据。

底板梳状定向钻孔套铣打捞技术研究与应用

为解决底板梳状定向钻孔卡钻事故中采用常规"强力回转起拔"工艺处理效果不理想,而采用反丝钻杆或强力拧断方法存在工期和经济损失大的问题,对套铣打捞钻具弯曲孔段通过性计算分析及套铣打捞钻进技术参数研究,成功解决了河南某矿孔深344 m底板梳状定向钻孔卡钻事故。应用结果表明:现有套铣打捞钻具允许通过的最大钻孔曲率大,套铣打捞过程中转速控制在30~50 r/min,钻进速度控制在6~12m/h,间隔12~15m配合冲洗液进行一次冲孔,采用该套铣打捞技术及装备能够有效提高底板梳状定向钻孔卡钻事故处理成功率。

底板梳状定向钻孔技术理论与实践

针对突出薄煤层采用底板穿层钻孔进行瓦斯抽采存在钻孔穿煤长度短、钻孔轨迹无法控制、钻孔有效利用率低等问题,利用底板梳状定向钻孔技术在煤层底板岩层施工长距离钻孔,同时开分支进入煤层,实现对突出薄煤层的瓦斯治理。根据底板梳状定向钻孔施工特点,分析了底板梳状定向钻孔分支孔分支点位置的选择、分支孔间距确定、分支孔开孔施工工艺、钻孔轨迹控制等关键技术并给出了建议。实践证明,通过该套底板梳状定向钻孔技术的应用,能使底板梳状定向钻孔实现对大于500 m范围突出薄煤层的有效覆盖,大大提高钻孔利用率。

煤矿井下泥岩地层定向钻孔套铣打捞技术

为解决煤矿井下定向钻孔在泥岩地层发生卡钻事故后采用套铣打捞存在套铣钻具回转阻力大、钻孔存在缩径或坍塌,易出现二次卡钻风险的问题,通过分析泥岩地层套铣打捞技术难点,借鉴石油和地质行业泥岩地层钻井或钻探施工技术,提出了套铣打捞过程中的短扫孔技术,每间隔15 m左右进行1次短扫孔,同时,在短扫孔基础上,提出了全孔套铣扩孔技术和局部偏心套铣扩孔技术。应用该技术,成功解决了新安煤矿孔深465 m,其中345~450 m均为泥岩的顶板高位钻孔卡钻事故。

煤矿井下定向钻孔套铣打捞实施关键技术研究

通过分析多个定向钻孔套铣打捞应用案例的实施数据,对套铣打捞实施过程中的套铣钻头选择、套铣回转速度控制、套铣异常情况处理等关键技术进行了研究。研究结果表明:φ168 mm和φ153 mm这2种套铣钻头对套铣打捞的影响基本一样,从套铣孔径级配考虑,应优先使用φ168 mm套铣钻头;套铣回转转速在30 r/min时可以获得最佳的套铣打捞效果;对于异常情况的处理,要灵活运用冲洗液、短扫孔作业和扩孔技术,其中短扫孔作业间距控制在15~30 m。

云南罗平复杂地层煤矿勘查泥浆体系的研究与应用

云南省曲靖市罗平县红丫口煤矿勘探项目临近大断裂带,受多期构造地质作用影响,走向逆断层发育,且发育有横向平移断层和少量正断层。地层受挤压变形严重,岩层倾角普遍较大,局部直立至倒转,地层破碎。上部漏水严重,下部钻遇多条断层破碎带以及煤系地层,造成钻进效率低下,钻孔事故频繁,甚至钻孔报废,严重影响勘查工作的顺利进行。针对这一系列的施工难题,经过多次研究和反复试验,探索出一种适合该矿区煤矿勘察复杂地层钻进的泥浆,保障了勘查项目的顺利完成。

软泥岩地层钻进技术研究

由于软泥岩具有强度低、水化膨胀性强、环境敏感性强的特性,因此,在该地层钻进时,极易出现钻孔缩径、坍塌等孔内事故,而且也很难维护钻井液的性能。针对软泥岩地层钻进难的问题,通过查阅多种资料,并结合实践经验,对软泥岩地层钻进技术进行了初步研究,从钻井液和钻进工艺技术等方面提出了相应的解决措施。

煤矿井下MZ-1冲洗液悬浮携带煤粉性能研究与应用

针对煤矿井下煤层孔施工过程中采用清水作为排粉介质,存在排粉能力低而容易造成大量煤粉在孔内堆积,导致钻孔穿煤距离短甚至引起孔内卡钻事故的问题。介绍了MZ-1乳液的制备方法及其提高清水悬浮携带煤粉能力的作用机理,通过室内流变性评价试验,确定了其适合的配方,同时结合施工需要进行了沉降稳定性试验,试验表明,该冲洗液体系沉降稳定性良好,悬浮煤粉能力强,并在成庄矿2个普通钻孔和薛湖矿底板梳状定向钻孔钻进过程中进行了应用,应用结果表明,0.3%浓度的MZ-1冲洗液相较于清水,悬浮携带煤粉能力可以提高2倍以上,穿煤长度也明显增加,且使用简便。建议在煤矿井下煤层孔施工中广泛使用。

底板梳状定向钻孔在条带瓦斯治理中的应用

在对比分析了底板梳状定向钻孔技术相较于传统条带瓦斯治理方法存在的技术优势和先进性的基础上,利用该项技术及配套装备成功在薛湖煤矿施工了2个深度达到600 m以上且煤段控制长度500 m以上的底板梳状钻孔,并对其抽采数据进行了收集整理和理论计算分析。结果表明,采用底板梳状定向钻孔治理条带瓦斯具有理论和实际可行性,为不具备本煤层瓦斯治理条件的矿区提供了一种条带瓦斯治理新思路和新方法。

淮南矿区软煤气动定向钻进技术与装备研究及应用

针对淮南矿区利用顺层定向钻孔对工作面和邻近巷道条带煤层瓦斯消突(简称“一孔两消”)的需求,提出了利用气动定向长钻孔实现“一孔两消”的技术思路。在前期气动螺杆定向钻进工艺试验基础上,开发了一款宽度仅为1.1 m、主轴倾角可在±90°范围内无级调整、具备50 m最大遥控距离的窄体全断面遥控定向钻机;优选了杆体直径73 mm、螺旋翼片外径82 mm的?73/82 mm螺旋气动螺杆钻具,最大转矩可达256 N·m;研制了集除尘系统、压风监测系统和油雾润滑系统为一体的多功能除尘车;改进了电磁波随钻测量系统供电电池,提高了系统使用时间和稳定性;开发了碎软煤层双动力复合强排渣技术和定向钻孔长距离筛管完孔技术。利用成套装备与技术在淮南矿区潘三煤矿1682(1)运输巷开展软煤气动定向钻进技术与装备的试验,先后完成16个孔深为240 m以上钻孔,试验总进尺4 548 m,煤层钻遇率达93.1%,所有定向孔全程下筛管,最大钻孔深度423 m。试验过程中即开始连抽,统计期间,抽采平均浓度(体积分数)60%,最大达到81%,抽采混合量基本维持在1.5 m3/min,平均抽采纯量0.9 m3/min,最大抽采纯量1.56 m3/min,累计抽采纯量17.4万m3。试验结果表明,成套装备性能稳定,使用方便,能实现远程遥控操作,施工安全保障度高,能够满足软煤气动定向钻进成孔需要。形成淮南矿区软煤气动定向钻孔施工成套技术和装备,为矿区安全高效抽采提供了必要技术和装备支撑。

高转速干式螺旋钻进筛管完孔技术在新景矿瓦斯治理中的应用

为解决新景矿松软破碎煤层采用常规低转速钻机进行螺旋钻进存在携渣排粉困难而孔内煤粉容易聚集,钻孔易埋钻,造成钻孔深度浅、成孔率低,瓦斯抽采效果差的问题,优选了ZDY3000LG高转速钻机、φ100 mm/63.5 mm大通径高翼片螺旋钻杆、φ120 mm一字可开闭式钻头,采用不提钻下筛管技术,在山西新景煤矿进行了现场应用。施工中最高单班进尺可达116 m,最高进尺256 m/d,平均时效约30 m/h,筛管下入率达到98%,百米钻孔筛管下入时间不超过90 min,瓦斯抽采浓度相较于不下筛管提高约22.5个百分点,取得了良好的应用效果。