天然气钻井影响下综采工作面底板破坏特征分析

废弃天然气钻井的存在会导致工作面回采过程中底板破坏特征发生变化,同时采动也会造成废弃天然气钻井密封结构发生破坏,增加天然气逸散到工作面的可能性。针对青龙寺煤矿5-20111工作面回采过废弃天然气钻井开展数值模拟研究,分析在天然气钻井影响下工作面底板竖向位移和底板破坏深度的变化规律,探究采动对废弃天然气钻井密封结构的影响规律。研究结果表明,在天然气钻井影响下5-20111综采工作面底板最大竖向位移为40mm,底板最大扰动破坏深度约为16m。5-20111工作面开采过程中,工作面底板下方废弃天然气钻井及周边1m范围内岩体的最大破坏深度约为80m,在此范围内钻井周边0.3m范围内的岩体会发生破坏而出现逸气通道。

综合物探法在13103工作面底板富水性探测中的实践

为掌握沙坪煤业13103工作面带压开采奥灰突水危险性,采用综合物探及钻探法对底板富水性实施探测。结果表明,运用无线电坑道透视法发现5处异常区域均与工作面掘巷已探明断层、向斜构造重合;音频电透法与瞬变电磁法均探测出工作面底板富水异常区。结合钻孔探查得到3个重叠异常富水区,YC3、S1和Y1重叠区显示向斜轴部含水层具有高富水性和补给源,YC4和S2重叠区出水量小,但仍存在补给,局部富水区域有水害风险,YCS和Y2重叠区无水力联系独立含水层。该探测结果为13103工作面回采计划的制定提供地质资料支持。

底拖与定向钻组合技术在海底输水管道铺设中的应用及优化

为保障输水管道在海底铺设过程中可以顺利实施,以洞头陆域引调水工程一期大门岛至鹿西岛海底铺管为例,针对该工程中管道铺设距离长、埋深深度不一、通航条件较为复杂、铺设区存在各类海底光(电)缆等问题,采用底拖与定向钻组合的施工工艺进行海底铺管,在通航影响范围以外使用底拖法铺管,在通航区域内采用定向钻工艺进行海底铺管,本工艺可提高海底管道铺设的效率与安全。同时,对管道配重工序进行工艺优化,通过比选最终选定以增加管道壁厚为本工程的配重方案,既提高了管道的耐腐蚀性能,施工成本也得到了有效的控制。

担水沟煤矿特厚煤层开采底板导水破坏带深度实测研究

为了研究特厚煤层开采对工作面底板破坏深度的影响,通过在担水沟煤矿9204工作面底板2个观测钻孔,运用直流电法观测分析工作面回采过程中底板岩体视电阻率的变化特征,结合工作面与测点的空间位置关系,得出采动影响下的底板破坏深度,并将其与未考虑煤厚因素影响的统计公式和理论公式的计算值进行比较分析。结果表明,工作面实测底板破坏深度为17.3 m和18.3 m;实测底板最大破坏深度小于统计公式值7.81%~12.90%,大于理论公式值24.81%。探讨其机理认为,相对于工作面斜长、采深等因素,煤厚因素对底板破坏深度影响较低;且工作面底板下17 m赋存有一厚层隔水砂质泥岩,不易产生导水裂缝,降低了底板导水破坏深度。

底板灰岩定向钻孔高效钻进技术实践

针对新安煤矿底板灰岩定向钻孔采用常规滑动定向钻进工艺施工钻效低的问题,提出了应用复合定向钻进技术和减阻加压定向钻进技术来提高钻效的试验方案,分析了复合定向钻进技术原理和优缺点,介绍了水力振荡器和水力加压器,根据工具的技术特点制定了钻具组合方案。利用该技术在新安矿15150工作面下部底板巷底板奥灰探查治理工程中进行了应用试验,其中,1^(#)孔在390~501 m孔段试验了复合定向钻进技术,综合钻效为16.6 m/小班,较常规滑动定向钻进工艺时钻效提高46%;2^(#)孔在387~510 m孔段试验了减阻加压定向钻进技术,综合钻效为17.6 m/小班,较常规滑动定向钻进工艺时钻效提高了39%,为矿方底板灰岩探查治理提速增效提供了可行的技术支撑。

地面定向钻孔对煤层底板加固注浆改造技术

为解决井下作业环境对工作面底板含水层治理施工的空间限制与安全影响,保证工作面采掘安全,以吕梁山矿3-303工作面为例,分析研究其地质及水文地质条件,提出采用地面施工定向钻孔的方法改造煤层底板隔水层的厚度和隔水性能;设定采区和工作面的治理范围,选取合适的钻孔终孔设计层位,并下设多级套管避免塌孔堵孔后钻孔报废,通过注浆加固,改造隔水层的厚度和隔水性能;改造后的工作面煤层底板隔水层音频电透的视电导率分布较为均匀,底板改造效果良好。

煤层底板导水通道钻孔超前探查与多元信息识别技术

煤层底板多发育有各类导水通道,严重威胁着矿井的安全生产。为更加科学地建立底板导水通道多元信息识别技术体系,预防底板突水,首先根据导水通道类型多样、位置不明、突水危害大等特征和地面定向钻进区域探查技术的优点,提出了轨迹合理、目标层合理和探查区域最大化的探查原则。其次总结分析了淮北矿区、淮南矿区、邢台矿区、黄河北煤田等区域导水通道探查过程,发现在揭露导水通道时,岩屑、钻时、钻井液漏失量等直观指标和压水试验透水率、注浆参数等验证性指标均与正常地层有明显差别。为此将钻探过程中多源信息判识指标分为定性和定量两大类。根据钻遇导水通道时,岩屑和钻时2项定性指标的变化幅度,给出了对应的标准曲线,进而确定了导水通道类型分类体系;接着综合分析钻井液漏失量和压水试验透水率2项定量指标在钻孔揭露导水通道时的变化,提出了钻井液漏失量30 m3/h、压水试验透水率10 Lu作为导水性分级的界限,据此建立了通道导水性能双因素综合分级体系,将导水性划分为4个等级。最后以华北型煤田某典型矿井为例,根据探查原则实施4个孔组对导水通道进行了超前探查,应用多元信息识别技术成功判识出探查区域内的4条断层、2处岩溶裂隙带和1个陷落柱,并确定了导水通道的导水性等级。研究成果对提升煤层底板导水通道识别和治理具有指导作用和重要意义。

基于NAPA Designer的钻台结构参数化设计

钻台作为钻井船或钻井平台中钻井模块的载体,既要满足作业功能的需求,又受到主船体尺度和重量控制等因素的制约,故在初步设计阶段需快速制定不同设计方案供比较选择。在此背景下,该文基于NAPA Designer软件提供的二次开发功能,编写了钻台结构参数化设计模块,通过用户自定义界面数据交互驱动钻台参数化模型的创建和更新,可实现快速提供多种设计方案进行比选,并导出三维有限元模型用于结构强度的分析校核,从而得到钻台结构的优化设计方案。经过实船项目测试表明,基于NAPA Designer软件的钻台结构参数化设计方法可有效降低使用者门槛并显著提高设计效率。

扩孔钻法经牙槽嵴顶上颌窦底提升的回顾性研究

目的探讨利用扩孔钻法经牙槽嵴顶上颌窦底提升的临床效果。方法收集2018年7月至2020年6月使用扩孔钻法经牙槽嵴顶上颌窦底提升同期种植、同一术者的连续临床病例。纳入患者共109例,均为上颌后牙区单牙或多牙缺失,剩余垂直骨高度为4~9 mm,完成种植体植入144枚。分别在术前、术后即刻拍摄CBCT,功能负载后半年、之后每年进行X线片检查,对种植体脱落率及并发症进行统计分析。结果术中发生上颌窦底黏膜穿孔15例,黏膜穿孔率为10.4%(15/144)。术后上颌窦感染1例。愈合期内2枚种植体脱落,种植体早期成功率为98.6%(142/144)。功能负载后随访3枚种植体松动脱落,其余功能行使良好,功能负载后种植体存留率为97.8%(135/138)。结论采用扩孔钻法行经牙槽嵴顶上颌窦底提升及同期种植体植入术临床操作简单,创伤小,短期内临床效果可靠,为经牙槽嵴顶上颌窦底提升的术式选择提供新的思路。

大埋深高承压水双层结构底板破坏机理及应用研究

平煤矿区首次开采近全岩下保护层工作面用于解放其上部受瓦斯突出威胁的己组煤炭资源,近千米埋深开采近全岩层势必加大底板破坏深度,一旦扰动隔水层内L5弱富水性含水层形成寒灰水间接补给通道,影响工作面底板安全稳定。为此首先建立双层结构底板塑性滑移线场理论模型,推导出三种工况下双层底板最大破坏深度解析解;然后通过自主设计的孔隙水压力(弹簧)和地层有效应力(千斤顶)协同工作的相似模拟试验平台,基于数字图像相关技术模拟分析了采场顶底板变形形态和破坏特征;最后使用钻孔应变测量方法在平煤十二矿己_(15)-31040近全岩工作面开展底板破裂发育形态现场监测。结果表明:采用双层结构底板塑性滑移线场理论计算出己_(15)-31040近全岩工作面底板最大破坏深度为16.59 m;相似模拟试验揭示了底板破坏集中于开切眼及工作面两端,具有明显滞后破坏特征,最大破坏深度为17.8 m,工作面推进159.9 m进入充分开采后,底板应力逐渐恢复;现场实测结果显示底板岩体在工作面前方7.9 m出现压剪滑移破坏,工作面推过钻孔前后底板分别表现出压剪和拉剪破坏,底板最大破坏深度介于16.5~18 m。现场实测与理论计算和相似模拟试验结果较为吻合,研究成果有利于推动大埋深、高承压煤岩层开采底板水害防治技术的进步。

钻台机械手立柱总成轻量化设计

油田管柱排放作业劳动强度大、重复性强,钻台机械手能够实现管柱在操作平台和排放架之间的移送操作,可有效提高作业效率,降低劳动强度。针对大臂旋转移送型钻台机械手,从结构优化设计角度,开展其立柱总成的轻量化设计工作。综合应用参数化设计、灵敏度分析、NSGA-Ⅱ等方法,对立柱总成的结构尺寸进行了优化设计。研究发现:后部支撑钢板的厚度对结构的变形及应力响应影响最大,结构变形及应力随着其厚度的增加而显著降低,厚度增加到15mm时,结构的性能趋于最优状态。通过轻量化设计,实现立柱总成减重27.19%的同时,提高了立柱总成的力学性能,为钻台机械手的技术开发提供了理论支撑。

朱庄煤矿底板钻孔出水水源-通道一体化治理技术与应用

为了有效治理朱庄煤矿Ⅲ638工作面底板验证钻孔出水,分析了出水原因,明确了出水水源为L_(3)灰岩水,导水通道是未充分治理的底板岩溶裂隙发育带和JF_(1)、JF_(2)、JF_(3)等断层;提出利用地面区域治理技术对出水水源和通道进行一体化治理的思路,将治理区域划分为突水危险区、断层影响区以及深部薄弱区,针对不同区域提出“边界锁边+区域治理”的钻孔布设方案并采用梯度增压注浆工艺对底板L_(3)灰岩含水层以及断层带进行改造加固。治理结束后通过指标评价、交叉检验和井下钻探等方法验证了治理效果,工作面顺利恢复掘进;结果表明了基于地面区域治理的水源-通道一体化治理技术对封堵底板出水的优越性。

煤巷掘进工作面声发射监测传感器超前布设工艺研究

为实现对煤巷掘进工作面掘进过程声发射监测信号的有效采集,确保监测效果真实可靠,对煤巷掘进过程声发射监测传感器超前布设工艺进行了研究。在掘进工作面本煤层顺层钻孔与底板巷穿层钻孔安装传感器,考察监测工艺可行性以及监测信号的有效性与真实性。研究结果表明:可伸缩式弹性倒爪机构可实现传感器在顺层与穿层钻孔内的有效安装,但基于工程现实客观条件,底板巷穿层钻孔安装传感器更具可行性;同时通过该传感器所采集的监测信号更接近煤岩体内产生的真实信号,从而确立了煤巷掘进工作面声发射监测传感器宜采用底板巷穿层钻孔布设的安装工艺,该工艺可有效提升监测信号真实性与可靠性,并进一步完善了煤巷掘进工作面声发射监测技术体系。

复杂地层底板梳状定向钻孔抽采瓦斯技术研究

为了解决发耳煤矿复杂地层条件下煤层厚度薄、煤质松软、瓦斯含量高、瓦斯压力大,难以实现瓦斯高效抽采的问题,以发耳煤矿+980 m水平运输延伸巷掘进期间的瓦斯治理为例,通过对其所处区域地层的煤层赋存状态和地质条件的分析,提出了底板梳状定向钻孔抽采瓦斯的技术方案,形成了复杂地层条件下以主定向钻孔为基础、多分支钻孔梳状扩展的定向钻进技术与工艺,开展了现场试验,并对单孔抽采效果进行了考察,结果表明:在+980 m水平运输延伸巷道掘进过程中,在5-2煤层底板下5 m处,共施工7个主定向钻孔,以主钻孔为主干又施工了56个梳状分支,钻孔连抽后,单孔平均瓦斯抽采浓度为26.64%,单孔平均瓦斯抽采纯量为0.33 m^(3)/min,取得了良好的瓦斯抽采效果。

钻孔偏斜机理研究及综合纠偏技术的应用

为解决矿井底板注浆改造钻孔偏斜影响承压含水层水害治理效果的问题,提高矿井水害防治效果,通过研究钻孔偏斜机理、实测钻孔轨迹、总结偏斜规律,制定综合纠偏措施,从而提高钻孔施工精确度。结果表明,钻孔垂向倾角和终孔点垂深误差最大,方位上向右侧偏斜,偏斜相对较小,易形成空白带影响水害治理效果。通过对煤层底板岩性、不同钻具组合进行影响因素分析,提出了增加扶正器、优先使用螺旋钻杆、岩性变化期间控制钻速和给进压力等一整套完整的钻孔综合纠偏措施,大幅提升了钻孔施工的精确性,减少了无效进尺,节省了矿井水害治理成本。

13103工作面底板富水性综合探测理论及应用

针对沙坪煤矿13103工作面复杂地质构造及奥灰水下带压开采的危险情况,分析了无线电坑道透视、瞬变电磁、音频电透等方法的工作原理并使用这些方法进行探测,结合钻孔探查,研究并分析了工作面底板的富水性。研究表明:无线电坑道透视法探测得到的5处异常区域均与工作面掘巷已探明断层、向斜构造相重合;音频电透法与瞬变电磁法均探测出工作面底板富水异常区。结合钻孔探查,分析了异常区具体水文特征。探测结果为制订工作面回采计划提供了有效的地质资料支持,并为相关工作面水文探测提供了新的思路。

修井用钻台机械手设计与仿真

修井作业过程中,需要对管柱进行大量的起下、排放作业,劳动强度大、安全风险高。钻台机械手能够实现管柱在操作平台与排放架之间的移送操作,可有效提高作业效率,降低劳动强度,提升修井作业自动化水平,为此研制了一种专门用于修井作业的钻台机械手,并对钻台机械手的结构、主要技术参数、技术特点进行了阐述。采用静力学分析方法对臂架各构件进行受力分析,验证臂架满足强度理论要求;运用ADAMS软件对臂架伸展推扶管柱过程进行运动仿真,为钻台机械手臂架轨迹控制及变幅油缸计算选型提供依据,验证了钻台机械手水平推力及推扶半径满足技术参数要求。修井用钻台机械手的成功研制及推广应用,促进了大修自动化管柱处理系统的发展。

煤矿底板强含水层定向钻进注浆治理技术研究

为保障成庄矿5314工作面回采安全,进行了3号煤层底板强含水层定向钻进注浆治理实践,对底板奥陶系上部含水层透水性进行了探查,并进行了含水层透水性降低改造。定向钻孔注浆后,5314工作面底板未发生突水,有效实现了5314工作面的安全回采。

新安矿底板灰岩水害超前探查治理技术研究与应用

为了解决新安矿采用常规回转钻进方式进行底板灰岩水害超前探查钻孔施工存在轨迹无法有效控制、钻孔深度小、存在治理空白区域的问题,提出了利用大功率定向钻进装备施工定向长钻孔来解决以上问题的技术方案,为了保证超前探查效果,进行了目标层精准定向钻进技术研究,同时,针对灰岩层出水后常规注浆加固方式存在的水泥堵孔问题,研究了孔内局部注浆加固技术。利用成套装备与技术,成功在新安煤矿15150综采工作面下部底板巷施工了2个孔深超过500 m的超前探查长钻孔,探清了该底板岩巷掘进方向前500 m范围底板奥灰含水情况,并在1#孔深280 m处成功实施了孔内局部注浆,注浆压力达到8 MPa,总注浆量达到514 t,在煤矿井下首次实现了孔内局部注浆,并取得了良好的注浆加固效果,为该底板岩巷的安全掘进提供了安全保障。

柔性组合钻具的设计和使用

为提升客车木地板安装质量及降低生产成本,本文优化设计一种新型柔性组合钻具。