赵庄矿定向千米钻机成孔工艺技术研究

千米钻机因其定向性能好、瓦斯抽放体积分数大、抽放时间长、钻孔成孔率高等优点,在煤层瓦斯含量较高、煤层透气性系数较大和煤质较硬的赵庄矿有着非常广阔的应用前景。但如何使用定向钻机实现长距离钻孔施工,一直是钻孔施工的难题。以赵庄矿为背景对定向千米钻机成孔工艺进行研究,得出了定向长钻孔开口施工时需要采取保直钻进方法,尽量采用中等钻压和泵量控制进尺和流量。采用“造斜钻进+常规钻进+造斜钻进+常规钻进”的二次造斜钻进方法效果更好。该施工工艺的研究为后续矿井的定向钻孔施工提供了一定的参考。

千米钻机电控系统二次回路瞬态干扰分析与抑制

千米钻机电控系统工况复杂、负载多变,并且融合多个一次回路,从而使瞬态干扰频谱分布随机性高,易出现模态混叠现象。为提升智能感知精度,千米钻机电控系统二次回路往往采用高带宽增益运算放大器,已有适用于二次侧端口设备的模型不再适用于小信号检测电路的稳定性分析。千米钻机电控系统瞬态干扰频域分布范围广泛,要求电路在很宽的频域内有较强的抗干扰能力。传统抗干扰措施存在频带较窄、高频抑制作用不佳的缺陷;多级RC、LC滤波电路存在阻抗不匹配、体积大的问题。针对上述问题,以15000型千米钻机电控系统的二次回路信号采集电路为研究对象,对二次回路中瞬态干扰进行分析。采用无参尺度空间表达的经验小波变换(EWT)算法,利用尺度空间变换划分得到频谱分割点,进而提取出具有紧支撑框架的模态分量,引入模态分量的峭度指标特征划分瞬态干扰信号与白噪声信号,确定瞬态干扰的频域分布。通过构建电控系统二次回路含寄生参数的小信号电路等效模型,探寻反馈回路引脚寄生电容与触发振铃或自激振荡的干扰信号频率阈值的规律,分析瞬态干扰频域特征对电路稳定性的影响。结果表明:在输入输出存在30 pF引脚寄生电容时,传导进入瞬态干扰信号使稳定性下降,且引起失稳的触发频率随引脚寄生电容增加而降低。利用铁氧体磁珠类似并联谐振的高阻特性,设计了一种二阶滤波电路。实验室试验结果表明:当干扰经过含铁氧体磁珠的二阶滤波电路后,在信号采样电路敏感的0.2 MHz以上频段,干扰幅值均抑制在-35 dBV以下,信号采样电路无异常输出。工业样机运行数据中敏感频段干扰幅值均抑制在-35 dBV以下,与实验室试验结果基本一致,满足抗干扰要求。

高瓦斯煤层千米钻机探抽一体化技术研究

高瓦斯煤层地质异常体精准探测和区域瓦斯治理是煤矿安全生产的重要保障。为了高效解决以上两个问题,研究了一种探抽一体化技术,指出了该技术需遵循精准性原则、经济性原则、高效性原则,适用于钻进距离小于500 m的高瓦斯煤层地质异常区。利用瓦斯抽采理论、Comsol数值模拟等方法分析了钻孔开口与钻进层位、预抽钻孔间距、预抽钻孔辐射范围等关键参数。以漳村煤矿26采区SX17陷落柱所在区域为应用背景,设计了钻孔布置方案和瓦斯抽采方案,明确了移机定位、开孔与扩孔、封孔注浆、钻进施工等施工过程的关键,指出了应优先施工中间的长距离预抽钻孔。试验结果表明:与三维地震物探结果相比,陷落柱长轴长度精准了49 m,水平位置精准了7 m,单孔每月抽出瓦斯10500 m^(3),实现了一孔多用。

千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用分析

近年来,瓦斯灾害防治以及煤矿开发等领域对千米定向钻机的研究日渐深入。在煤矿开发中,坚持“通风可靠、抽采达标、监控有效、管理到位”等原则构建瓦斯综合治理体系,可立足整体层面加大瓦斯治理力度,提升治理水平,最大程度降低瓦斯事故发生几率。而在煤矿开发中应用千米钻机,可凭借其优势获得更好的瓦斯抽采效果,进一步控制瓦斯涌出,而且此装置的应用还表现出瓦斯综合治理效果佳以及经济效益好等特点。本文主要结合千米钻机的概述,分析千米钻机的应用现状,并以本煤层钻孔瓦斯抽采为例探讨千米钻机的实际应用,经瓦斯浓度及纯量分析,得出用千米钻机施工和一般钻孔相比较,瓦斯抽采纯量提高超2.2倍,抽采浓度更高,瓦斯抽采体积分数也提升大约40%。综合分析,在区域瓦斯治理中选择千米钻机,能获得更好的治理效果和瓦斯抽采效果。

千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用分析

针对矿用常规钻机钻进能力偏弱,瓦斯的预抽期相对较短,矿井掘抽采比例易出现严重失调的问题,对此,以晋能控股煤集团某矿瓦斯抽采工程概况为例,对千米级定向钻机用于矿井瓦斯抽放进行了研究,并对千米定向钻井施工中出现的问题进行了分析,并提出了优化改进措施,经实际应用发现,经改进优化后单台钻机月度进尺由原来的1326m提升为2261m,钻机效率提高了70%;最大主孔深度由原来的309m提升为456m,钻机深度提高了47%;定向钻场抽采纯量由原来的5.43m^(3)/min提升为12.65m^(3)/min,提高了130%,取得了较好的应用效果,更好地保障了矿井的安全稳定生产。

定向千米钻机在近水平煤层石门揭煤中的应用与探索

针对作为瓦斯突出矿井的大宁煤矿近水平煤层石门揭煤措施控制区域大、预抽钻孔施工质量要求高等问题,结合定向千米钻机轨迹可控、过程可溯的特点,提出采用千米钻机反向穿层钻孔预抽揭煤区域煤层瓦斯的技术方案。该方案实现了煤层产状的精准探测和钻孔质量的全过程管理,突破了传统揭煤措施在时间及空间上的限制,实现了区域煤层超前抽采,煤层瓦斯含量由10.25 m^(3)/t降低至5.84 m^(3)/t,既保证了抽采效果,又有效控制了揭煤作业时的瓦斯突出风险。

基于千米钻机的“三软”煤层瓦斯治理技术及应用

在系统分析了三软煤层综放开采工作面超前支撑应力及采空区垂直区带划分的基础上,结合煤矿地质特点,提出了基于千米长钻孔技术的"三位立体"瓦斯综合治理技术措施,并进行了现场实际应用。研究结果显示:实施该技术措施后,51109工作面煤层瓦斯抽采率显著提高,达67.3%,风排瓦斯浓度降至0.3%,工作面瓦斯涌出不均匀系数由2.5降至1.6,瓦斯频繁超限的难题得到有效的解决,表明"三位立体"瓦斯综合抽采技术措施是一种适合该类地质条件的煤矿瓦斯综合治理技术方案。

松软煤层千米钻机成孔技术研究

分析了松软煤层钻孔失稳变形的机理,结合鑫顺矿15#煤层的地质特点,提出了千米钻机在松软煤层的综合成孔技术。研究结果显示:在松软煤层利用综合成孔技术,千米钻机的开孔深度可达1 200 m,千米钻孔的百米钻孔流量是短钻孔百米钻孔流量的6倍。表明综合成孔技术能够保证千米钻机在松软煤层的顺利使用,有效防止钻孔失稳破坏,提高成孔率。

千米钻机施工技术中固孔工艺的改进

千米钻机施工过程时,一般采用水泥砂浆对套管与开口孔的间隙进行固孔。由于水泥砂浆固结时间长,影响了钻进的工效;若在砂浆凝结强度不够时进行钻进作业,则钻孔施工的排渣水会将部分砂浆冲出,影响套管的稳定性和成孔质量。提出采用瑞克化学材料进行固孔的施工技术,不仅大大提高了钻进的工效,而且避免了砂浆易被冲出的问题。该工艺在晋城煤业集团公司寺河矿进行了试验,取得良好效果。

千米钻机在晋煤集团应用前景展望

总结了千米钻机在国内应用失败的原因，预测了千米钻机在晋煤集团试验的必要性和可行性；分析了其在瓦斯开发与防治方面的应用前景，提出了施工工艺的设想，并预测了钻探成本，建议了管理模式。

论千米钻机施工工艺及打捞技术

总结了胡底煤业千米钻机施工经验技术,着重介绍千米钻机定向钻进的施工工艺和注意事项,并对千米钻机压钻及打捞进行了详细论述,为千米钻机施工提供有效技术指导,最大限度地避免各类事故的发生,也为同行提供一些参考。

千米钻机在煤矿瓦斯抽采中的应用

对千米钻机的发展和应用现状作了阐述,针对千米水平长钻孔在裂隙带瓦斯抽采的应用,介绍了相关原理,并给出了裂隙带经验公式。千米水平长钻孔在某采煤工作面的应用表明,千米水平长钻孔抽采效果较好,有效降低了采煤工作的瓦斯涌出量。

千米钻机超深钻孔定点密闭取芯技术研究与应用

赵固二矿利用千米钻机开展"以钻代巷"瓦斯治理模式,超深钻孔定点密闭取芯技术是该瓦斯治理模式的技术瓶颈。通过研制超深钻孔取芯装置,解决超深钻孔取样期间定点、密闭技术难题,现场应用证明:配合千米钻孔施工最大取芯深度595m,取样成功率达到91. 7%,参数测定结果吻合度达到90%,实现了超长区段一次性整体评价,解决了定向长钻孔区域防突措施效果检验难题,缩短了瓦斯治理周期,安全和经济效益显著。

千米钻机在松软煤层中的应用与研究

余吾煤业主采的3#煤层为松软煤层,普通钻机在打钻过程中钻进深度短、抽采纯量低而且经常发生塌孔、掉钻现象,为此余吾煤业引进了澳大利亚威利朗沃公司生产的VLD-1000型千米定向钻机对本煤层进行采前预抽和掘前预抽。通过对千米钻机在S1206进风顺槽长距离煤孔的施工情况和抽采效果分析,总结了千米钻机的技术优点及改进措施,为解决余吾煤业的松软煤层瓦斯治理难题提供了一种节约高效的方法。

千米钻机在晋煤集团应用前景展望

分析了千米钻机在国内应用失败的原因及其在晋煤集团试验的必要性和可行性;分析了其在瓦斯开发与防治方面的应用前景,提出了施工工艺的设想,并预测了打钻成本,对管理模式提出建议。

千米钻机氮气复合钻进工艺在碎软煤层的试验

长平矿3 #煤层松软破碎,采用千米钻机水排渣的施工工艺施工本煤层顺层钻孔时塌孔严重,无法实现深孔钻进。为此,研发了一种氮气排渣复合钻进的新型打钻工艺,并进行了现场试验,试验以氮气排渣复合钻进为主,滑动钻进为辅。结果表明,钻孔最大孔深达到231 m,但该钻孔施工效率低,护孔困难,抽采量偏低,影响了该钻进工艺的推广使用,需进一步完善施工工艺及装备,以提高抽采效率。

千米钻机穿层长钻孔测定煤层瓦斯压力

使用千米钻机施工穿层测压长钻孔可以定向定点精确选择见煤点,穿层长钻孔有较长的岩石段,避开了采动、瓦斯抽采及其他人为卸压影响,且封孔长度较长,进一步增加了测压钻孔密闭性,保证了测压数据的可靠性和准确性,取得了良好的效果,可以推广应用该测压方法。

定向千米钻机在寺河矿综采工作面上隅角瓦斯治理中的应用

为了彻底解决寺河矿综采工作面上隅角瓦斯浓度超限对安全生产的制约,通过使用澳大利亚VLD-1000型定向千米钻机施工顶板高位抽放钻孔,并结合钻孔瓦斯抽采监测数据,对钻孔设计参数进行优化,使得采空区抽放量增大,工作面风排瓦斯量减少,上隅角瓦斯浓度下降40%,彻底解决了综采工作面上隅角瓦斯超限集聚的问题。同时,该方法对提高综采工作面产能,促进矿井安全生产具有重要指导意义。

水平定向千米钻机在高河煤矿瓦斯抽放上的应用

随着矿井采掘活动的延伸,煤层瓦斯含量与压力增高,瓦斯事故频发,严重制约了煤矿生产。由于常规钻机钻进能力小,钻进距离近,预抽期较短造成了矿井瓦斯抽采不能满足矿井的生产衔接需要,矿井抽、掘、采比例失调。为解决瓦斯制约高效生产的安全难题,高河能源公司引进澳大利亚威利朗沃公司VLD-1000钻机、中煤科工集团重庆研究院ZYWL-6000D钻机、中煤科工集团西安研究院ZDY6000LD钻机、沈阳北方交通重工集团ZDY3500L(A)四家共计5台井下定向千米钻机在高河能源有限公司井下施工瓦斯抽采长钻孔。

千米钻机在突出煤层掘进预抽中的应用研究

利用澳大利亚生产的VLD—1000型千米钻机,在突出煤层掘进中打钻预抽瓦斯是近几年发展起来的一项新技术。本文通过对澳大利亚千米钻机在沙曲矿突出煤层掘进预抽中的应用研究及分析,论证了"大孔径、长钻孔、长时间"预抽工艺的优越性。