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%。

煤矿巷道底板锚索孔反循环钻进试验研究

针对煤矿巷道底板锚索孔快速钻进的难题,分析了底板锚索孔压送反循环和泵吸反循环的钻进机理,得出泵吸反循环钻进通过泵的抽吸力将孔底钻渣通过钻杆中心通道排出,在理论和技术上是可行的。根据反循环钻进的作用机理,研制了一套反循环钻进机具,可进行压送反循环和泵吸反循环的钻进试验。现场试验表明,压送反循环由于孔壁与钻杆的密封问题,难以实现底板锚索孔的快速钻进;泵吸反循环在泵的抽吸力作用下,携带钻渣的冲洗液可以顺利排出孔外,实现了底板锚索孔的快速深孔钻进,且成孔质量高、作业环境好,是巷道底板锚索孔快速钻进的理想选择。

巷道底板锚固孔钻进泵吸反循环排渣数值试验

根据循环介质(水)泵吸反循环排渣原理,建立底板锚固孔钻进排渣双壁钻杆模型,利用流体分析软件FLUENT对具有不同横截面尺寸双壁钻杆进行流体排渣过程数值试验研究,并以排渣效率为指标优选出双壁钻杆最优横截面尺寸。运用正交设计试验中方差分析法对影响双壁钻杆排渣效率的各因素进行详尽分析研究得知:随着循环介质进口水流量的增大,排渣效率不断提升;在一定范围内水渣混合物出口压力及钻孔深度对排渣效率的影响不明显;双壁钻杆泵吸反循环排渣系统的最优工况条件为:循环介质进口水流量为2 l/s、水渣混合物出口压力为-90 k Pa。井下底板锚固孔钻进排渣工业性试验取得了一定成效,说明流体排渣数值模拟方法能够实现双壁钻杆结构尺寸优化,并对现场钻进工作具有一定的指导意义。

松软煤层螺旋钻杆与压风复合排渣钻进技术装备

针对松软煤层钻进困难、成孔深度浅、成孔率低等问题,在广泛调研国内相关技术的基础上,提出应用软煤钻机与整体铣削式外平螺旋钻杆利用井下压风进行复合排渣钻进的技术,并集成了钻进参数监测、孔口除尘、矿渣输送等相关配套功能。通过煤矿现场工业性试验表明,该套技术装备整体运行可靠,大幅提高了松软煤层中的钻进深度与成孔率。