自进式旋转钻头钻孔修复运动方程及关键参数研究

针对自进式旋转钻头依据钻孔修复理论计算长钻孔修孔参数误差大的问题,基于变质量牛顿定律,建立钻孔修复运动方程,得到修复长度和水力参数、钻孔参数、管道参数之间的关系,开展系统阻力测试试验,明确钻孔长度、角度、返水和运动速度对综合摩擦系数k的影响,修正运动方程,通过自进式旋转钻头修孔试验,验证运动方程。结果表明:综合摩擦系数k是运动方程的关键参数;自进式旋转钻头运动过程中,系统阻力随着修复距离增加呈线性增加;返水对钻头和高压软管产生阻力,导致综合摩擦系数k增大;钻头和高压软管在仰孔中运动时,重力的分力成为阻力;钻孔角度和射流压力增加均能导致返水流速增加,使综合摩擦系数k增加;综合摩擦系数k理论值需要用系数0.8进行修正;修正后的运动方程可以较为准确地计算自进式旋转钻头的最大修复距离,修复距离104.7 m时理论值与试验值误差为5.7 m,验证了自进式旋转钻头钻孔修复技术在长钻孔中应用的可行性。

瓦斯治理抽采钻孔修复提浓及配套技术研究

针对钻孔抽采一段时间后,受抽采负压、煤层压力、巷道压力变化等因素影响,可能造成钻孔堵塞、漏气,抽采浓度降低,抽采效率变差,甚至失效的问题,以大众煤矿21上01工作面为研究对象,通过研究钻孔修复、压风疏通、钻孔疏通等技术及配套措施对抽采效果的影响,提出了抽采钻孔修复提浓方案。经研究发现,该方案能够保障抽采钻孔持续高效抽采瓦斯,提升了瓦斯治理效果。

瓦斯抽采钻孔修复增透技术与装备

针对瓦斯抽采钻孔易发生失稳堵孔导致抽采量严重衰减的问题,研发出瓦斯抽采孔水力作业机,采用外径16 mm连续可缠绕钢管,以高压水射流为核心,形成高压力、变流量、连续修复钻孔技术体系。利用瓦斯抽采孔水力作业机产生的高压水射流对瓦斯抽采钻孔进行冲孔解堵和水力喷射压裂增透,从而达到了卸压和造缝双重增透的目的,使得已有的瓦斯抽采孔重复利用,避免施工新钻孔。该技术在郑煤集团大平煤矿现场应用表明,钻孔修复、增透后瓦斯抽采纯流量可提高800%以上。

瓦斯抽采钻孔修复机理与应用研究

从钻孔失稳、泥岩水化学作用等方面阐述了钻孔的堵塌孔机理，提出了水射流修复已有抽采钻孔的技术思路，并配套研发了瓦斯抽采孔水力作业机，形成了瓦斯抽采钻孔修复作业体系，实现了对已有抽采钻孔的修复和维护，解决了以往钻孔寿命短、补打钻孔工程量大、时间紧等问题，提高了钻孔的使用效率。通过在焦作煤业集团新河矿井的试验研究表明，使用抽采钻孔修复技术可将瓦斯抽采钻孔的有效寿命延长0．5～1倍，已堵塌抽采钻孔修复成功率达80％以上，单孔抽采纯量提高60％以上。

地浸采铀矿山失效钻孔修复技术初探

经过多年运行,地浸采铀矿山存在大量的失效钻孔,严重影响矿山产能。因过滤器堵塞而造成的失效钻孔占总报废钻孔的80%以上,为此采用切割原有过滤器,下入内置过滤器的方式进行修复,使失效钻孔恢复正常的抽、注液能力。修复结果表明,钻孔抽水量恢复到成孔时初始洗孔水量的95%以上。钻孔修复技术对降低地浸矿山的运营成本,提高矿山服务年限有积极的作用。

自进式旋转钻头钻孔修复理论及关键参数研究

瓦斯预抽钻孔在抽放过程中经常出现塌孔、堵孔等现象。针对这一问题,提出采用自进式旋转钻头修复失效钻孔的新方法。其利用自进式旋转钻头后置喷嘴的喷射反冲力作为动力,自行至钻孔堵塞段处,前置喷嘴形成的高压水射流对堵孔煤渣进行破碎,将其与水混合返出孔外,实现清孔排渣、钻孔修复的目的。对自进式旋转钻头钻孔破煤清渣的临界射流压力及流量进行分析,基于摩擦动力学计算钻头自驱的临界射流压力,在此基础上设计钻头结构及优化喷嘴布置,数值分析不同喷嘴组合情况下射流速度分布,得出最优喷嘴布置方式。并应用于鹤煤八矿-655轨道石门揭煤瓦斯预抽,实验结果表明:该方法能够实现失效钻孔的修复,并有效的提高了瓦斯抽采效果,缩短了瓦斯抽放时间。

金川矿区破损充填钻孔永久性可修复综合技术

金川集团公司矿山充填时大量充填钻孔破损导致系统无法使用,严重影响生产;大量的新钻孔施工导致高成本,且受到矿体地质条件限制。对此提出采用不耦合布管和充填钻孔可修复综合技术,实现了钻孔永久性使用,并成功应用。

豫西松软煤层穿层钻孔增透修复技术研究

针对松软煤层抽放钻孔抽放浓度低、流量衰减快、有效抽采周期短等技术难题,通过在原条带措施钻孔两排间施工修复钻孔,利用水力冲孔对原条带措施钻孔二次冲孔增透,可有效的缓解上述现象,有效延长抽放周期60d以上。

抽采钻孔漏气修复技术现场应用

为了提高抽采钻孔的封孔质量,解决抽采钻孔封孔效果差、漏气率高、抽采钻孔瓦斯体积分数低的问题,提出了抽采钻孔漏气修复技术。现场研究表明:采取抽采钻孔漏气修复技术后,抽采钻孔中的平均瓦斯体积分数提高到了35%。钻孔漏气修复技术提高了抽采钻孔的抽采率,解决了抽采管路中瓦斯体积分数低的问题。

自驱修孔钻头动力参数及钻齿结构研究

自驱修孔钻头是修复失效长钻孔的有效技术手段,为进一步提高修孔速度和瓦斯抽采效果,本文基于射流反冲理论,分析了射流反冲力与喷嘴参数的关系,构建了自驱修孔钻头旋转力学理论模型。采用LS-DYNA开展不同结构钻齿破煤过程,分析了不同钻进压力和扭矩作用下钻齿对煤体破坏形式和钻齿破煤体积变化规律,并开展了破煤实验验证数值模拟结果。形成了自驱修孔钻头参数确定方法,设计了自驱修孔钻头,并在郑煤集团超化煤矿22煤柱面底抽巷进行了工程实验。研究结果表明:(1)喷嘴张角α和偏心角β是决定钻进压力和扭矩分配的关键参数,通过调控张角和偏心角可实现钻进压力和扭矩的最优匹配。(2)相同钻进参数条件下,钻齿结构对破煤体积影响较大,阶梯钻齿破煤效果最优。在钻进压力为120N、扭矩0.6N·m时,阶梯型钻齿结构的修孔钻头能够实现钻进压力和扭矩最优匹配。(3)确定了最优修孔钻头结构参数为:钻头外径28 mm;后置喷嘴张角20°,偏心角90°;前置喷嘴张角90°,偏心角0°。(4)工程应用结果表明:瓦斯抽采纯量提高了1.96倍,瓦斯抽采体积分数提高了3.98倍,修孔速度提高了1.2倍。通过改进钻头动力参数及优化钻齿结构,设计的自驱修孔钻头在工程实践中达到了提高修孔速度和瓦斯抽采效果的目的。

钻孔固位在牙体楔状缺损修复中的研究应用

牙体楔状缺损是一种非龋性牙体硬组织疾病，因其缺损的部位及形态特殊，充填治疗时不易固位，临床上常出现充填物脱落。现介绍一种新的修复方法——钻孑L固位，并将研究应用情况报告如下。

充填管道与钻孔设计施工及管理实践

充填料浆管道输送是充填法采矿主要充填方式,是充填采矿技术的发展方向.充填管网布设、充填钻孔设计施工以及充填生产管理不仅在于理论分析,而且依赖工程实践经验.工程实践表明,充填钻孔的施工技术与施工质量,对充填管道磨损和使用寿命产生重要影响.深井充填采矿存在的主要问题是非满管输送充填料浆自由下落对管道冲击,导致弯管处磨损严重.因此减轻管道磨损需要提高深井满管道充填工艺和充填钻孔施工工艺与工程质量.由于充填管道堵管和磨损不可避免,因此关于管道磨损检测与修复技术以及堵管防治和处理技术的研究对充填法采矿安全生产和产能提升具有十分重要的意义.

瓦斯抽采钻孔水射流协同修护技术研究与应用

瓦斯抽采钻孔普遍存在因变形、煤渣积聚及塌孔等导致钻孔堵塞和抽采效果差的问题。通过分析钻孔塌堵失稳机制,得出煤岩体性质、地质构造及多应力耦合条件是造成钻孔失稳的主要因素,进而推断相应堵孔段情形。利用高压水射流解堵作用,提出了水射流疏通-筛管护孔协同修护技术,并研制出轻型气动钻孔修复装备。应用结果表明,该协同修护技术能有效解决瓦斯抽采钻孔塌堵后无法有效抽采的技术难题,试验钻孔修护深度达到50 m,修护完成后单孔抽采瓦斯浓度和瓦斯纯流量比修复前提高0.57~3.67倍和0.99~5.15倍,抽采效果大幅改善,实现了塌堵钻孔的快速便捷修复进而确保了瓦斯流动通道的畅通。

抽采孔修复增透技术在石门揭煤中的应用

针对演马庄矿石门揭煤存在突出危险性大、技术工艺复杂的问题,采用抽采钻孔修复增透技术,对石门揭煤区域设计的抽采钻孔进行水力冲孔修复,提高了钻孔的抽采效果,实现了石门揭煤区域储层的快速消突,大大提高了高突煤层石门揭煤的速度,较好地解决了煤矿井下采掘作业接替紧张的现状。

水力联合机械钻头修复失效钻孔方法及参数

为了高效修复失效瓦斯抽采钻孔,提出了水力联合机械钻头修复失效钻孔的方法.通过构建水力驱动机械钻头旋转力学理论模型与转速公式,理论研究了机械钻头扭矩M、转速n与射流压力p、力臂L、喷嘴直径d的关系;开展了M,n测试试验并确定了理论模型与转速公式的修正系数i,ε;通过对比试验验证了水射流与水力联合机械钻头破煤效果的差异性.结果表明:M值与p,L值呈线性正相关,与d^(2)呈正相关,n值与√p呈正相关;i取0.40,ε值与L值呈线性正相关,与d^(2)呈正相关;在25.00 MPa射流压力下,水力联合机械钻头破煤体积为水射流破煤体积的11.64倍,水力联合机械钻头破煤效果优于水射流破煤效果.在工程应用中水驱动力的合理分配是该方法高效修复钻孔的技术关键.

水射流自驱钻头自进能力影响因素研究

管道内流场结构特性是影响自驱钻头自进力和解堵除垢能力的关键因素。针对多股射流共同作用下管道内流场变化影响自进力和返水阻力的问题,基于FLUENT数值分析不同条件下管道内流场变化,得到后置喷嘴角度、转速、环空比和系统压力对自进力的影响规律,揭示综合摩擦因素理论值存在误差的原因,通过正交数值模拟明确自进力影响因素的主次关系。基于自进力测试实验装置,开展不同条件下自进力测试实验,验证数值模拟结果的正确性。结果表明:涡旋挤压碰撞作用和射流卷吸作用导致自驱钻头前后产生压力梯度,从而提高自进力。后置喷嘴倾角由20°增加至45°,壁面射流逆流速度由6.2 m/s增加至14.5 m/s,涡旋碰撞挤压后压力峰值由68.47 kPa增加至80.79 kPa,导致压差力增大。提高转速能够减小一次涡旋范围,当涡旋在旋转体区域发生碰撞挤压时,旋转体所受压差力增加。提高转速、系统压力或减小环空比均会增强后置射流的封隔作用,从而提高自进力。由于理论计算返水阻力时忽略了涡旋区的影响,因此综合摩擦因数理论值需要修正。环空比、系统压力、转速和后置喷嘴倾角的极差分别为300.07、111.87、60.42、36.32,影响因素主次关系为:环空比>系统压力>转速>后置喷嘴倾角。本研究可为自驱钻头结构优化设计、提高自驱钻头的自进力提供参考。

综采工作面瓦斯抽采技术优化及效果分析

针对山西某矿3109综采工作面瓦斯含量高,埋深大,瓦斯抽采钻孔封孔不严,存在瓦斯抽采效果相对较差的问题,为有效抽采该工作面的瓦斯,优化了瓦斯抽采工艺,提出了可通过应用简易胶囊封孔、进行钻孔的高压水力修复以及采用低负压抽采方式来抽采该工作面瓦斯的策略。通过对瓦斯抽采浓度以及抽采流量的实测对比发现:通过进行简易胶囊封孔操作与实施高压水力修复钻孔以及进行瓦斯的低负压抽采后,该综采工作面钻孔瓦斯抽采浓度、抽采量以及瓦斯抽采效率都明显提升,取得了较好的瓦斯抽采效果,可为类似工况下的综采工作面瓦斯钻孔抽采提供参考。

低透气性构造软煤瓦斯抽采技术应用

为解决白坪煤矿低透气性构造软煤瓦斯抽采质量差的问题,理论分析了影响低透气性构造软煤瓦斯抽采效果的主控因素,提出了基于封孔工艺、"钻孔修复+二次卸压增透"的穿层钻孔瓦斯抽采成套工艺技术体系。通过优化封孔工艺、"钻孔修复+二次卸压增透"新工艺技术现场应用,使得瓦斯抽采平均浓度提高了约1.41~1.85倍,单孔平均瓦斯抽采量提高了约3.11~3.85倍,证实了该工艺技术在白坪煤矿低透气性且应力敏感性强的全层构造软煤瓦斯抽采中的优势,旨在为该类煤层瓦斯抽采新工艺技术大面积推广应用提供相应的技术支撑。

极低透气性构造软煤瓦斯抽采技术应用研究

为解决白坪煤矿极低透气性构造软煤瓦斯抽采质量差的问题,理论分析了影响极低透气性构造软煤瓦斯抽采效果的主控因素,提出了基于工程化思维,系统考虑封孔工艺、钻孔修复及二次卸压增透的穿层钻孔瓦斯抽采新工艺技术体系。优化封孔工艺结合钻孔修复及二次卸压增透新工艺技术,使得瓦斯抽采平均浓度提高1.41~1.85倍,单孔平均瓦斯抽采量提高3.11~3.85倍,证实了新瓦斯抽采工艺技术在白坪煤矿极低透气性且应力敏感性强的全层构造软煤瓦斯抽采中的优势,旨在为该类煤层瓦斯抽采新工艺技术的大面积推广应用提供相应的科学依据。

白坪矿煤层瓦斯抽采技术优化试验研究

针对白坪矿主采煤层煤质松软、透气性差、煤厚变化大,瓦斯赋存不均匀,目前存在瓦斯抽采困难和瓦斯抽采效果不理想等问题,提出采用简易胶囊封孔、钻孔修复以及低负压抽采等优化技术措施,并在13031工作面开展现场试验,得到不同优化技术措施条件下的抽采浓度和流量,分析了瓦斯抽采效果。结果表明:简易胶囊封孔组较正常抽采组平均瓦斯浓度偏低,但抽采量减小不大;钻孔修复组较正常抽采组平均瓦斯浓度和抽采量均有明显提高;低负压抽采组较正常抽采组平均瓦斯浓度和抽采量均有明显的提高;但是,该抽采效果不一定是低负压的贡献,极有可能是钻孔修复的结果。