四翼内凹刻槽钻杆高效排渣钻进技术研究

为解决松软煤层钻进钻孔排渣通道堵塞这一制约钻孔施工效果的关键难题,基于优化钻杆截面形状以增大排渣空间、预防钻孔堵塞这一理念,提出四翼内凹刻槽钻杆几何设计构想,通过孔内排渣阻力力学方程计算验证、钻杆排渣效果数值模拟,分析钻杆结构参数对排渣性能的影响,研制四翼内凹刻槽钻杆并在某矿进行工业性试验。研究结果表明:相较于传统圆状刻槽钻杆,四翼内凹刻槽钻杆在施工过程中具有更大的排渣空间,通过孔内沿程阻力计算对比,四翼内凹刻槽钻杆孔内沿程阻力较圆状刻槽钻杆低13%;数值模拟计算结果表明,当弧形内凹切槽对钻杆的圆心角α=35°、切入深度|EF|=4 mm时,渣体运移距离最大,平均运移速度最大,排渣性能最优;工业性试验表明,使用四翼内凹刻槽钻杆施工钻孔,班进尺长度和终孔深度得到显著提升。研究结果可为煤矿瓦斯抽采钻孔钻具设计提供参考。

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Ф50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为76 mm,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。

刻槽钻杆在东峰煤矿的应用

在煤矿掘进过程中,要求"有掘必探,先探后掘",普通光面钻杆在遇松软煤层、无碳柱等地质条件时,钻孔深部在地应力、瓦斯压力以及钻杆扰动力的作用下容易卡钻,极易发生丢钻杆现象,致使探测工作无法进行,间接影响工作面的掘进,针对这种情况,研制了小直径加长刻槽钻杆,通过矿方试用,有效解决了掘进过程中的钻探问题。

松软突出煤层合理钻杆研制及应用

松软突出煤层由于受煤和瓦斯赋存特征、高地应力、高瓦斯压力的综合作用,造成本煤层钻孔卡钻、塌孔现象经常发生,导致防突措施钻孔施工不到位,引起矿井采掘抽关系紧张,形成严重的安全生产隐患。在分析引起松软突出煤层钻进困难的原因之后,提出了合理的钻杆钻进排渣方法,并研制了新型高强三棱刻槽钻杆,在突出矿井本煤层孔钻进取得了良好的效果。

定向钻机在赵庄煤矿松软突出煤层钻进中的应用实践

针对松软突出煤层高应力易塌孔煤层钻进过程中遇到喷孔、卡钻、塌孔、抱钻和煤炮等困难,赵庄煤矿采用ZDY-6000L全液压定向钻机进行了工业性试验,采取了钻头沿着顶板或底板钻进、水力排渣等技术措施。结果表明:定向钻机配合高强度刻槽钻杆钻进与普通钻机配合光面钻杆钻进相比较,可提高钻进效率100%以上,提高钻进深度30%以上,减少采煤工作面瓦斯抽采空白带。