某煤矿井下穿层孔保直钻进技术措施

为了达到瓦斯抽采穿层孔保直定向钻进的目的,根据钻探工程地质条件,针对矿方采用的钻具,采用改进了的稳定组合钻具以及合理的钻进工艺施工,提高了成孔率和钻孔见煤率,满足了穿层孔保直钻进施工的需要。

煤矿井下保直钻进技术及应用

介绍了煤矿井下保直钻进技术,根据施工煤矿的岩层性质和钻探设备,采用优选和设计的保直稳定组合钻具,通过穿层孔保直钻进试验,大幅提高了成孔质量和成孔率,较好地解决了钻孔严重偏斜的问题。

小倾角穿层钻孔的保直钻进研究

卧龙湖煤矿各主采煤层均为突出煤层,煤与瓦斯突出工作面回采前需施工穿层钻孔进行区域消突。根据现场调查和数据分析,在1011机巷底抽巷施工的穿层钻孔存在一定的偏差,尤其是小倾角钻孔与设计位置相差较远。针对钻孔存在偏差控制不到位的问题,该矿通过选用特殊施工组合、控制钻进过程中给进压力和转速,有效地避免了小角度穿层钻孔偏斜过大问题,消除了后期煤巷掘进和工作面回采期间的突出危险性,保证了矿井的正常接替,取得了较好的经济效益,解决了小角度穿层钻孔施工过程中的保直钻进的难题。

煤矿巷道掘进长距离快速超前钻探工艺策略及配套机具研究

随着我国煤炭资源开采深度的逐步增加,地质条件和围岩环境日趋复杂,掘进时面临水害、瓦斯等灾害的程度日益增大,超前钻孔作为探查和治理灾害的必要通道,日益严重的采掘失衡对长距离快速超前钻探技术的需求极为迫切。首先,结合煤矿安全相关规程和煤矿巷道掘进工况,分析了巷道掘进对于超前钻探的需求。然后,根据“长距离快速超前钻探”的要义,分析了目前钻探工艺技术存在的“复杂地层钻孔深度不足”“钻孔偏斜严重”“硬岩钻进效率低”3个关键技术问题。其次,针对3个关键技术问题总结研究了“复杂跟管钻进技术”“钻孔防偏技术”“硬岩高效钻进技术”。针对复杂地层因钻孔坍塌难以成孔的难题,总结了不同护孔技术及配套机具,分析了其对于不同工况的适用性,开发了孔底驱动快速跟管成套机具,将复杂地层钻孔深度延长2~3倍;针对回转钻进工况下的超前探孔防偏难题,分析了回转钻进偏斜的力学机理,从抑制钻孔倾角和方位角的角度分析了防偏钻具的原理、结构以及性能,研发了能够同时稳定倾角和方位角的单动式保直钻具,钻进过程中外管不转、芯轴带动钻头旋转破岩,现场试验表明能够同时将倾角和方位角偏斜率控制在1.5(°)/100 m;针对硬岩巷道超前钻探存在的效率低、破岩刀具磨损快等问题,分析了不同硬岩高效破岩机理并综合阐述了对应的破岩机具及配套技术与装备,研制了基于主动抑振原理的小直径稳压提速钻具,在岩石坚固性系数f为12的煤系石灰岩地层中提速1.5~2倍。最后,针对超前探钻孔“护孔”“防偏”“提速”3个关键需求,提出了相应工艺机具的发展方向。

煤矿井下近水平钻孔大直径套管长距离下放技术

孔口套管封孔是后续钻孔施工与安全保障的基础,大直径套管通过能力、套管孔段轨迹偏斜控制和钻孔排渣效果是影响煤矿井下近水平钻孔大直径套管长距离下放成功的关键。为了提高套管近水平长距离下的成功率,建立了大直径套管刚性模型和弹性模型,获得了煤矿井下常用Φ178 mm、Φ146 mm和Φ127 mm套管在弯曲钻孔的通过能力数据;分析了近水平大直径套管孔段排渣困难与易发生偏斜的原因,提出采用大直径螺旋钻杆与内凹式PDC钻头进行保直钻进和高效排渣的技术方案,开发了相关钻具,制定了钻具组合,并分析了保直钻进和高效排渣机理。在赵固一矿进行了现场试验,完成3个钻孔施工,与常规工艺相比,套管孔段施工时间由110班次缩短至21班次,轨迹偏斜仅为0.042°/m,套孔下放成功率达到100%,有效解决了大直径套管近水平长距离下放难题。

定向钻孔孔口段成孔技术在阳泉矿区的应用

针对在煤矿井下长钻孔施工过程中,对定向钻孔孔口段的施工不够重视,尤其对超深套管(≥100 m)的安设,往往因孔口段钻孔轨迹偏移或套管脱扣等原因导致套管下不到位,造成钻孔报废、工期延长或材料浪费的情况,通过分析孔口段常见事故原因,提出了优化后的一整套先导孔及扩孔钻具保直成孔技术,解决了孔口段成孔技术问题。根据阳泉矿区工程实践应用证明,优化后的工艺应用效果良好且经济实用。

下套管技术在井下定向探放水孔中的应用

下套管是煤矿井下定向探放水钻孔施工中非常重要的一项工作,是后续定向钻进及放水能否安全、顺利实施的关键。结合工程实例,通过对下套管技术原理进行分析,提出相应的技术措施,形成一整套行之有效的下套管技术及配套钻具,为今后类似工程施工提供借鉴。

煤矿井下定向钻孔超长套管下放技术

针对煤矿井下定向钻孔超长套管下放成功率低、速度慢的问题,提出开孔段保直钻进、造斜段曲率控制、钻机驱动主动钻杆下放及套管导正等改进技术措施。在阳泉新景矿进行了现场试验,完成了3个满足煤矿井下水力压裂要求的定向钻孔超长套管下放,最大下深达到168 m,套管下放成功率达到100%,下套管平均工效由5.5 m/h最大提高至13.1 m/h,有效地解决了定向钻孔超长套管下放受限的难题。

影响煤矿井下钻孔施工轨迹的几点因素分析

本文从理论上分析影响井下钻孔施工轨迹的几点因素,并结合钻孔施工经验及实际状况,提出提高钻孔保直钻进效果的几种措施。

小角度穿层深孔偏移规律研究与控制技术应用

平宝公司主采煤层为突出煤层,煤与瓦斯突出工作面回采前需施工穿层钻孔进行区域消突。根据现场调查和数据分析,在己_(15-17)-12110采面抽放巷施工的穿层钻孔存在一定的偏差,尤其在小角度钻孔与设计位置相差较远。针对钻孔存在偏差控制不到位的问题,勘探工程处打钻工区通过对小角度钻孔的偏移规律研究,通过加装扶正器、控制钻进速度,可有效地减少小角度穿层钻孔偏斜过大问题,能够实现穿层深孔全覆盖精准施工,以确保瓦斯治理效果,保证采面月产不低于20万t,实现矿井安全高效发展。