煤矿井下3000 m顺煤层定向钻孔钻进关键技术

保德煤矿大盘区工作面采前瓦斯超前治理模式要求井下定向长钻孔能够沿煤层钻进3000m以上,针对现有技术装备在超长定向钻孔施工中存在滑动钻进困难、进水水路压耗大、有线随钻测量信号传输距离受限、冲洗液无法循环利用等问题,开发了煤矿井下基于螺杆马达水力加压和超长钻具正反扭转给进的滑动钻进减阻工艺、基于回转钻进倾角控制和侧钻分支的复合钻进轨迹控制技术,设计了低压耗进水水路系统、泥浆脉冲无线随钻测量系统和冲洗液净化循环系统,结合保德煤矿生产需要,完成了主孔深度3353 m、孔径120 mm的顺煤层超长贯通定向孔。钻进效果表明:滑动钻进减阻工艺有效降低了给进力,显著提高了深孔滑动定向钻进能力;基于复合钻进的轨迹控制技术,保证了钻孔轨迹沿煤层定向延伸,并提高了钻进能力和钻进效率;泥浆脉冲无线随钻测量信号长距离传输稳定可靠,克服了有线随钻测量信号传输的局限性;井下冲洗液净化循环系统净化效果良好,实现了井下定向钻进冲洗液循环利用。研究成果对支撑煤矿大区域瓦斯超前治理、以孔代巷工程、水害防治及地质勘探等技术进步具有重要意义。

瓦斯抽采顺煤层超长距定向孔钻进关键技术

针对现有煤矿井下定向钻进技术与装备在钻进3000 m以上顺煤层超长距定向孔中存在的不足,提出采用ZDY15000LD大功率定向钻机和BLY460高压泥浆泵车提高装备钻进能力,通过优化钻进系统冲洗液管路和研制大通孔钻具以降低冲洗液水路压耗,合理设置泥浆脉冲无线随钻测量系统运行参数以提高超长孔工况下信号传输稳定性,利用井下冲洗液净化循环系统实现定向钻进冲洗液循环利用。创新开发了滑动钻进减阻技术、复合钻进倾角控制技术和复合钻进侧钻分支技术等超长定向孔钻进关键技术。结合神东煤炭集团保德煤矿大盘区煤层瓦斯大区域超前治理需要开展3000 m以上顺煤层超长距定向孔钻进的工程实践,创造了主孔深度3353 m的顺煤层超长贯通定向孔深度记录,实践结果表明:超长距定向孔钻进装备系统有效提高了煤矿井下深孔钻进能力,降低了钻进过程中泥浆泵压力,实现了超长孔工况下信号稳定传输,减少了定向钻进时清水用量和污水排放量;开发的超长距定向孔钻进关键技术降低了滑动定向钻进阻力,提高了滑动定向钻进深度、钻进效率和复合钻进应用比例,解决了超长孔内侧钻分支孔的难题。