高位钻场近水平钻孔在低透气煤层瓦斯治理中的应用

主要介绍了高位钻场近水平钻孔在鸡西矿区杏花煤矿的运用实践工作,通过对采空区顶板冒落状态分析及钻孔参数试验研究,总结出适合鸡西矿区低透气煤层的瓦斯抽放技术,从而提高矿井瓦斯抽采效率,增强矿井安全可靠度。

漏失地层近水平钻孔水力反循环取心试验

基于煤矿井下陷落柱、小断层等地质异常体精确探查对漏失地层近水平孔取心钻进的迫切需要,采用双壁水力反循环连续取心技术进行井下地质异常体探查,分析其技术原理及特点,研制配套的ø89/42 mm双壁取心钻杆和反循环取心钻头,并在某地面矿山进行功能性试验,共施工完成3个近水平取心钻孔,单孔最高取心率为83.6%,最大回次进尺69 m,平均钻进效率为3.61~6.26 m/h。针对漏失地层冲洗液漏失严重的问题,提出双壁取心钻具的结构改进优化方案,采用改进后的取心钻具岩心上返通道返水流量和流速大幅提升,最后指出该套反循环取心施工中出现的钻孔环空排渣及岩心卡堵问题并提出了针对性的解决方案,包括采用正反循环排渣法解决钻孔环空排渣问题和采用中心通道打水解卡方法解决岩心卡堵问题。试验表明:该套双壁取心钻具满足煤矿井下地质异常体探查的施工需要,为煤矿井下地质异常体探查提供新的技术途径。

煤矿井下复杂地层近水平钻孔绳索取心钻进工艺试验研究

针对煤矿井下钻孔常规单管取心存在取心率低、效率低下、工人劳动强度大,煤层底板复杂地层以清水为冲洗介质的近水平绳索取心钻进成孔困难等问题,选用适合绳索取心钻进工艺的坑道钻机及配套近水平绳索取心钻具,配合合理的工艺流程进行试验。现场共施工了3个钻孔,成孔2个,孔深分别为151.5、194.5 m;岩心采取率分别为77%、89%,比单管取心提高24%以上;平均日进尺分别为22.7、36.6 m/d,比单管取心效率提高10 m/d以上。通过现场3个取心钻孔的试验,优选出了一套适用于煤矿井下复杂地层以清水为冲洗介质的近水平绳索取心钻探装备与工艺。

复杂地质条件下近水平钻孔孔内事故发生原因分析

随着近几年煤矿防治水形势的日益严峻,煤矿坑道底板超前钻孔做为矿井水害防治的重要手段,钻探工程量逐年增加。针对在复杂地质条件下近水平钻孔施工过程中造成钻孔孔内事故影响钻探施工的内因和外因进行了逐一分析,并给出了相应的措施,保证复杂地质条件下近水平钻孔的施工安全,提高钻探效率。

煤矿井下近水平钻孔反循环取心先导性试验研究

取心钻探是煤矿井下地质异常体精准探查的主要技术手段。为确保反循环连续取心技术能够在煤矿井下顺利开展,进行了地面及井下先导性试验研究,分析了Φ89mm/42mm反循环取心钻具在近水平钻孔施工过程中取心效果、卡堵情况及地层适应性,总结了一套适用于近水平钻孔反循环取心施工的钻进工艺参数、施工过程中岩心卡堵的判别方法及相应的解卡方案,指出了该套反循环取心钻具在施工过程中出现的问题及原因,并有针对性的提出了改进措施,指出其应用于煤矿井下可能预见的其他问题并给出相关建议,为煤矿井下近水平钻孔水力反循环取心技术的开展提供参考。

非定向近水平钻孔轨迹参数的解算及应用

为解决目前井下瓦斯抽采短钻孔、探放水钻孔及地质勘探钻孔等非受控近水平钻孔轨迹随钻测量发展缓慢问题,开展了非定向近水平钻孔轨迹参数解算及现场应用。对近水平钻孔轨迹的5种解算方法进行对比分析,选择平均角法并植入Visual C++6.0软件,开发了随钻轨迹测量数据处理及钻孔轨迹图展示软件,研发了抗地磁场干扰的随钻测量装置。该软件通过对钻孔数据进行解算,展示了钻孔二维及三维形态轨迹图;将钻孔轨迹与矿井生产图结合,形成利于管理的轨迹跟踪底图,并根据偏差量划分出瓦斯抽采空白条带区域或勘探盲区。在贺西煤矿进行工业性试验,获取了11个钻孔的钻孔轨迹,结合工作面抽采系统图对瓦斯抽采空白条带进行分析识别,绘制了钻孔轨迹图和瓦斯抽采空白区域分布图,取得了较好的现场应用效果。

高瓦斯低透气性煤层近水平钻孔高密封性封孔方法

针对机械注水泥砂浆法密封近水平钻孔密封性差,导致钻孔利用率低的技术难题,首次提出双阶段注浆封孔方法。介绍了双阶段注浆封孔方法的工艺流程和原理,阐述了水泥砂浆的自收缩效应,建立了钻孔周边缝隙流体泄漏模型,并在常村矿进行了近水平抽放钻孔的密封效果考察试验。结果表明:双阶段注浆封孔方法较传统封孔方法,可有效提高瓦斯抽放浓度值,延长高浓度抽放期;并可使纯瓦斯流量均值平均提高约25%～40%,降低纯瓦斯流量均值的衰减速度,达到高密封性的要求。

近水平穿层钻孔两级变径瓦斯压力测定封孔技术

为解决在近水平穿层钻孔条件下,测定瓦斯压力过程中出现的封孔技术难题,基于传统封孔技术以及水泥自缩效应,提出了钻孔两级变径带压封孔技术,通过钻孔两级变径、变径处焊接挡板及孔口预留距离二次封孔,结合高压注浆技术处理钻孔,实现封堵测压钻孔的工艺方法。应用该技术在百色集团六龙煤矿1075抽采巷进行了煤层瓦斯压力测定,高效、准确地测得了现场试验数据。研究结果表明:两级变径带压封孔技术能够有效封堵近水平测压钻孔封孔段上部的缺口,实现了高严密性封孔,为准确测定煤层原始瓦斯压力提供了保证。

松软煤层近水平孔解卡机理研究

为了减少松软煤层卡钻事故的发生,分析了近水平孔卡钻的原因及卡钻的形成过程,并建立了各阶段的卡钻力学模型。通过对卡钻主要影响因素的分析,得出解卡的关键在于减小岩屑堆积的密实度和提升排渣效率,以此指导了L型螺旋槽钻杆的结构及功能设计。通过对U型槽螺旋钻杆、三棱钻杆和L型螺旋槽钻杆的排渣性能进行试验对比,验证了L型螺旋槽钻杆的排渣性能最优。通过现场试验验证了L型螺旋槽钻杆较市场上常用的U型槽螺旋槽钻杆更优。

顶板近水平长钻孔替代闭式高抽巷进行瓦斯抽放的试验研究

介绍了顶板近水平大直径长钻孔瓦斯抽放的试验情况,论证了长钻孔抽放瓦斯的可行性,认为采用“以孔代巷”抽放瓦斯这一新技术是合理的,并总结出了合理的钻进工艺参数。

矿井近水平定向钻孔的简易施工法

在缺乏钻孔参考的情况下,对于钻距较短、靶区为横向条带、地质条件较好的矿井近水平定向钻孔,可以采用逐步调整钻孔仰角的办法,通过多次钻进击中靶区。

近水平长钻孔瓦斯抽放技术在朱庄煤矿的应用

为了更高效地抽放采空区瓦斯,对Ⅲ6210综采工作面的地质构造和瓦斯涌出量来源进行了分析,提出采用顶板近水平长钻孔技术抽放采空区瓦斯。根据岩层移动理论、采空区顶板煤岩体应力重新分布规律、顶底板变形和破坏等确立了布置钻孔层位的技术参数。结果表明:顶板近水平长钻孔瓦斯抽放技术在Ⅲ6210综采工作面的应用,有效地解决了工作面上隅角瓦斯长期超限问题,确保了该工作面的安全回采。

煤矿井下近水平随钻测量定向钻孔轨迹设计与计算方法

以定向钻进基础理论为依据,结合煤矿井下近水平随钻测量定向钻进技术特点,研究煤矿井下定向钻孔轨迹设计内容、计算方法及设计流程。通过定义钻孔轨迹基本参数,建立钻孔设计坐标系以及规定钻孔轨迹图形表示方法,形成一套包括钻孔轨迹平面设计、剖面设计及轨迹参数校核等关键环节的钻孔轨迹设计和计算方法。实践证明,该设计和计算方法满足了定向钻孔设计的精度要求,为定向钻孔施工起到了良好的指导作用。

近水平孔PDC反循环取心钻头孔底岩心卡堵机理研究

为了揭示近水平状态下水力反循环取心钻进过程中岩心在钻头体内卡堵的机理,采用数值模拟软件对PDC反循环取心钻头局部流场进行了数值模拟,分析了PDC取心钻头不同数量底喷孔和内喷孔组合对流量分配的影响规律,由现场试验进行了验证。结果表明:当钻头体底喷孔数量一定时,钻头体中心通道的返出流量随着内喷孔数量的增加而增大;当钻头体内喷孔数量一定时,钻头体中心通道的返出流量随着底喷孔数量的减少而增大,通过不同模型数值模拟结果的对比,确定底喷孔数量为2个,内喷孔数量为6个时,中心通道具有较合理的返出流量和流出速度,理论上能够最大程度地保证岩心的顺利运移。

某铁路勘察近水平孔取心钻探施工技术

采用水平、近水平孔钻探取心是了解隧道地质情况的有效手段。某铁路隧道近水平钻孔设计倾角11°,终孔深度491.1 m,是工区内具有代表性和特殊性的一个钻孔。钻探施工中钻遇长段硬、脆、碎花岗岩地层,且伴随持续涌水,施工难度很大。通过改进设备、合理选择钻孔结构和取心钻具、使用环保型冲洗液和高效润滑脂等方法,保障了钻进施工正常进行。同时,就测斜和孔内事故处理提出解决方案,总结了水平钻孔施工安全注意事项。针对尚待解决的问题,提出相应建议。实践证明,该孔采用的设备器具与技术方法是有效可行的。

优化钻孔参数提高采区瓦斯抽放效果

针对杏花煤矿煤层透气性低,采前预抽难以实施的实际情况,介绍了杏花煤矿利用采动卸压抽放瓦斯技术及采煤工作面治理瓦斯的成功经验,取得了明显的安全效益和经济效益,对其他类似矿山有借鉴作用。

采用加速度计和磁强计的水平测斜仪校准方法

针对使用加速度计和磁强计的煤矿近水平钻孔测斜仪,将校准时需要补偿的各种误差独立分解,使用不同数学算法计算高精度的误差补偿系数,形成了一套煤矿近水平钻孔测斜仪校准方法,并用Matlab实现了相应算法,最终有效提高了测斜仪的测量精度。将校准结果与特殊位置法的结果进行比较,说明了该方法的有效性和校准结果的精确性,并对测斜仪产品进行现场试验,给出轨迹测量结果。

煤矿瓦斯抽采定向长钻孔高效成孔工艺研究

通过对国内外煤矿井下瓦斯钻孔技术现状的分析,介绍一种本煤层近水平定向长钻孔施工装备和技术,并通过实例将本煤层定向长钻孔和本煤层普通直钻孔的瓦斯抽采效果进行对比,得出定向长钻孔的潜在优势。同时,指出我国煤矿井下近水平定向长钻孔施工中普遍存在的影响钻孔钻进效率及深度的问题,为了解决这些问题,提出了一种定向长钻孔施工工艺技术及其关键的开分支技术,最后通过现场试验验证了其有效性。

混合高效钻进技术在近水平长钻孔中的应用

从钻探工艺角度出发分析了定向钻进和回转钻进的2种钻进工艺的优缺点,同时对回转钻进的偏斜原理和影响因素进行了分析,提出近水平长钻孔轨迹控制施工工艺及实施步骤,运用定向钻进工艺调整钻孔轨迹空间姿态,回转钻进加快钻进效率,引入定向钻进的测量系统对回转段轨迹进行测量,预测回转钻进时的地层偏斜规律,从而指导后续的回转钻进;现场实践表明定向钻进与回转钻进相结合的混合钻进方式,既保证了钻孔轨迹精度,也加快了钻进速度,加深了钻进进尺,效果十分显著。

近水平顺煤层钻孔瓦斯压力测试技术研究

针对近水平顺煤层钻孔瓦斯压力测试成功率低、测值不可靠的问题,采用多孔径钻孔施工工艺,提出近水平多孔径水泥砂浆封孔煤层瓦斯压力测定技术。采用2级孔径实测了同一地质单元的2个近水平顺煤层钻孔的瓦斯压力,测得煤层瓦斯压力分别为0.54 MPa和0.50 MPa,间接法计算该处煤层瓦斯压力为0.49 MPa,与实测数据一致,验证了该技术的准确性和适用性。