顺层钻孔氮气排渣复合定向钻进试验研究

为解决松软破碎煤层顺层钻孔水排渣钻进工艺钻孔施工效率较低、深孔钻进困难等技术难题,在长平矿开展了顺层钻孔氮气排渣复合定向钻进试验。介绍了氮气排渣复合定向钻进装备及工艺,对长平矿顺层钻孔氮气排渣复合定向钻进试验进行了研究。该试验考察了在N2基本相同压力时,N2流量对钻孔钻进深度的影响。试验结果表明,N2压力0.95 MPa、流量1 000~1 200 m3/h时,钻孔最大孔深达到了306 m,成孔深度200 m以上钻孔的成孔率达到了81.8%。

松软薄煤层条带消突下斜定向钻孔成孔护孔技术研究与应用

针对松软薄煤层煤巷条带消突长距离下斜钻孔,存在成孔难、易钻遇煤层顶底板、积水堵塞瓦斯抽采通道的难题,提出了氮气排渣下斜定向钻进成孔与护孔技术,采用高压氮气排渣、大功率气动螺杆钻具定向、“波浪式”轨迹控制和三层管护孔排水技术,在河南省平煤股份一矿开展现场试验,完成8个孔深超300 m下斜定向长钻孔,煤层钻遇率90%以上,全孔段下三层护排水管,平均下入深度302 m,支管平均抽采纯量1.66 m^(3)/min,平均瓦斯浓度17.5%。试验结果表明:该技术可有效解决松软薄煤层下斜钻孔长距离定向成孔、全孔段筛管护孔和排水的技术难题,提高了钻孔成孔深度和煤层钻遇率,实现了下斜孔全孔段护孔和排水,保障了瓦斯抽采效果,为松软薄煤层煤巷条带长距离消突提供技术保障,在类似地层条件具有广泛的应用推广价值。

随管护孔及氮气辅助排渣联合钻进工艺的研究与应用

为有效解决瓦斯抽采钻孔成孔难的问题,首先通过分析陈四楼煤矿巷道围岩应力和不同区域煤体破坏情况,找出钻孔成孔难的原因。在此基础上,研究应用了随管护孔及氮气辅助排渣联合钻进工艺,并通过钻机改进和钻具选型,配置了与工艺相适应的设备。现场应用表明,采用该工艺后,钻孔的最大深度可以达到130.0 m,钻孔的平均深度可以达到84.7 m,比传统工艺提高了152%。随管护孔及氮气辅助排渣联合钻进工艺的成功应用,彻底解决了陈四楼煤矿瓦斯抽采钻孔成孔难的问题,大大提高了瓦斯抽采钻孔的钻进效率,取得了明显的安全效益与经济效益。

孤岛工作面碎软煤层跟管护孔钻进工艺研究

针对孤岛工作面高应力碎软煤层钻孔易卡钻、塌孔导致钻孔成孔难度大、瓦斯抽采效果差的问题,开展跟管护孔钻进工艺研究。选取王坡煤矿3206孤岛工作面作为试验地点,分析得出该工作面需要采用大转矩、高转速钻机,以增强钻具排渣效果及孔内事故处理能力,同时需要考虑高应力区段钻孔护壁工艺及孔内高效排渣工艺。提出采用跟管护孔钻进工艺过高应力区,以达到护壁效果;采用螺旋钻进氮气辅助排渣工艺,以增强排渣能力,降低钻进过程中煤炭自燃的风险;钻孔穿过高应力区后,通过优化钻具组合,进一步提高钻孔在碎软煤层中的成孔深度。现场试验结果表明:相比于直接采用回转钻进施工钻孔,采用二级护孔钻进工艺施工钻孔平均孔深提高149%,采用三级护孔钻进工艺施工钻孔平均孔深提高114%,说明跟管护孔钻进工艺比回转钻进工艺更适合3206孤岛工作面碎软煤层钻孔施工;插接式螺旋钻杆施工钻孔成孔率高于丝扣连接式螺旋钻杆,螺旋钻进氮气辅助排渣工艺的成孔深度明显大于干式螺旋排渣工艺;?100/63.5-28 mm插接密封式螺旋钻杆及氮气辅助排渣工艺最适合3206孤岛工作面瓦斯预抽钻孔施工,平均孔深为100.6 m,成孔率为80%,瓦斯抽采效果优于其他钻具及钻进排渣工艺。