复杂地层顺层定向钻孔轨迹设计方法优化

金泰煤矿M6煤层具有顶底板破碎、视倾角由双倾角控制(XZ视图倾角17°、YZ视图倾角3°)、煤层厚度薄且厚度变化差异大(1.08~1.68 m)的复杂产状特征,在顺层定向钻孔施工中,钻孔平面拐弯段采用原有的轨迹设计方法存在轨迹实控难度大、易偏离煤层进入不稳定顶底板而无法钻进、多分支孔施工降低施工效率和无效进尺的难题。本文基于视倾角计算公式,引入钻孔沿工作面走向倾角参数,针对钻孔平面拐弯段优化轨迹设计方法,并在金泰煤矿开展验证试验。结果表明:优化的钻孔平面拐弯段轨迹设计方法相对于原有轨迹设计方法,能够保持钻孔沿煤层中部钻进,克服煤层厚度变化干扰,实现钻孔平面拐弯段精确沿煤层钻进,有效进尺率分别为48.82%、76.72%和100%。8~10号试验钻孔瓦斯监测数据均呈现出较好的瓦斯抽采效果。

煤矿井下定向钻孔轨迹设计与控制技术

为了更好地控制钻孔轨迹,通过研究煤矿井下定向钻孔轨迹算法,得出钻孔轨迹设计参数,按照钻孔设计步骤系统总结出钻孔轨迹参数设计准则以指导钻孔轨迹设计,并给出利用实钻对钻孔轨迹设计优化方法。通过研究定向钻造斜规律得出工具面向角是影响螺杆钻具改变钻孔轨迹主要因素,结合地层硬度、重力作用等因素对钻孔造斜影响,得出利用工具面向角预测钻孔轨迹方法。最后根据定向钻造斜规律和施工经验归纳总结出满足不同钻孔轨迹控制需求的工具面组合,以控制钻孔轨迹在目标区域的施工。

煤矿井下巷道梳状定向钻孔轨迹设计方法

为了快速有效抽采松软煤层掘进巷道围岩瓦斯,结合定向千米钻机性能,提出采用梳状定向长钻孔"横向"或"纵向"布置方式远距离掩护预抽掘进巷道围岩煤体瓦斯。根据掘进工作面特征,按梳状定向长钻孔设计流程,总结出钻孔轨迹设计原则,并借鉴定向井设计与计算理论,提出三段式斜平面法设计梳状定向长钻孔,明确了钻孔轨迹空间位置的点、线、面之间的关系,简化优化钻孔轨迹设计参数,降低钻孔施工风险。最后以余吾煤矿某掘进巷道为例,详细介绍了斜平面设计方法,分析表明三段式斜平面设计梳状定向钻孔的方法满足工程精度,减少了设计工作量,提高了工作效率。

神东矿区长距离定向钻探技术研究

基于神东矿区井下长距离定向钻机精准探测施工实践,充分发挥长距离定向钻机具备的探测精度高、探测距离远、可以随时灵活调整钻头方位的特点,以掘进工作面先探后掘超前探测施工、远距离疏放上覆采空区积水施工以及断层构造准确探测施工为工程实例,研究了长距离定向探测钻孔的轨迹设计方法和施工工艺,并通过对各种钻孔施工工艺及工程经验进行总结,分析研究了探测过程中相关的判定标准,得出了以钻孔孔口返水量、返水颜色、返渣沉淀物特征、孔口气体成分含量和钻进阻力为主的钻探成果判定因素指标,形成了长距离定向探测施工的科学判定依据。

湿陷性黄土地区跨既有道路非开挖水平定向钻施工技术研究

非开挖水平定向钻相比其他铺管法,其以不对路面进行破坏的特别明显的优点,有效解决了明挖法施工堵塞交通、破坏市容、影响市民生活等难题。二七区紫云路等21条道路工程项目通过对地勘报告进行详细研究并对附近管网进行了详细的调查,最终达到设计轨迹和施工轨迹基本吻合;根据地质情况,采取调解泥浆压力、密度、粘度等方式,消除钻孔失稳破坏,确定湿陷性黄土地区水平定向钻最优施工工艺。