软弱层间岩层空区积水疏放孔防塌技术研究

针对在工作面疏放上覆采空区积水的过程中,受到煤层间软弱覆岩的影响,钻孔极易塌孔、缩径,堵塞疏水通道,导致采空区积水疏放效率低乃至无法疏放问题,以磁窑沟煤矿13103工作面为研究对象,基于筛管强度理论,研制了一种疏放水钻孔防塌孔护管,对护管在软弱层间岩层采空区积水疏放工程中的应用展开研究。结果表明:煤层间软弱砂岩的完整性差和采空区顶板岩层的失稳破碎,是导致钻孔产生塌孔、缩径的根本原因;护管采用钢制管体、螺纹连接,管壁设有疏水孔和倒索,通过筛孔护管强度校核及筛孔参数优选,确定疏水孔直径16 mm、密度28孔/m及相位角30°;通过在软岩孔段中安装钢制筛管可以有效解决塌孔问题,应用护管后的钻孔出水量衰减明显减缓,单孔最大疏放水速率提升58.3%。

松软煤层“护孔卸压”钻进力学机制

为解决常规套管钻具应用软煤层钻进存在着钻进阻力大、效率低的技术难题,提出“护孔卸压”钻进新观点,建立护孔钻进旋转阻力矩模型、轴向阻力模型及护孔数值模型,分析常规套管钻具应用于软煤层钻进存在的技术缺陷,探讨“护孔卸压”钻进工艺方法实现卸压、降阻的力学机制。结果表明:受软弱煤岩层钻孔收缩产生的围压影响,应用常规套管钻具钻进,在较短的钻孔深度范围内其旋转阻力矩和轴向阻力超过了钻机的额定扭矩及提拔力,钻杆将无法旋转及退钻,致使钻进终止;通过在套管钻具表面设置间隙或孔结构,减小护孔钻杆与钻孔壁的接触面积,为钻孔孔壁留设变形空间,钻杆表面形成的“卸压区”释放了钻杆周围煤体膨胀应力,并且旋转的钻杆不断切除膨胀的煤体,降低了软煤钻孔膨胀变形对钻杆产生的摩擦阻力;提出护孔面积比Sk概念,用来表征钻杆表面孔隙留设面积大小,伴随Sk减小,其旋转阻力矩和轴向钻进阻力呈逐渐降低趋势,降低幅度可达50%以上,从而降低了钻机的动力损耗,有效提高松软煤层的钻孔深度。基于“护孔卸压”原理,构建了螺旋护孔钻杆模型和多孔结构护孔钻杆模型,在实际应用中,结合施工地点的煤岩力学参数,合理确定护孔面积比Sk是护孔卸压钻具结构优化设计的关键。

松软煤层瓦斯抽采钻孔不提钻下入筛管技术

针对在松软煤层中成孔后孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞的问题,通过分析钻孔的护壁方法,提出将不提钻筛管下入技术应用于松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中,并研制出配套的钻头、钻杆、孔底悬挂装置等设备,对PVC筛管的结构进行了设计,最后通过井下工业性试验,证明在松软煤层瓦斯抽采钻孔护壁中应用不提钻筛管下入技术工艺先进和技术可靠,与提钻后裸孔下筛管相比,该技术可以缩短钻孔下筛管时间,提高钻孔筛管下入率和抽采效果.

高突矿井松软煤层瓦斯抽采钻孔的深孔钻进技术

高突矿井煤层松软、地质条件复杂使煤层预抽钻孔钻进困难。针对瓦斯抽放钻孔施工过程中存在塌孔、压钻、喷孔等异常症状,分析松软煤层无法施工长钻孔的原因,在赵庄矿使用分别安装光面、螺旋、浅槽和三棱钻杆的ZDY6000L钻机,测试其钻进深孔的效果。结果表明,三棱钻杆平均钻进深度为125.1 m,比螺旋钻杆钻进深度提高了近69.9%;钻孔下筛管长度比螺旋钻杆延长了近70 m,基本解决了全程下筛管难题。该研究完善了松软煤层的打钻工艺,实现了松软煤层钻孔深度上的技术突破。

松软煤层下筛管护孔高效抽采瓦斯技术试验研究

针对松软煤层瓦斯抽采钻孔成孔难、孔壁易坍塌,致使瓦斯有效抽采时间短、浓度低、流量小的现状,提出了松软煤层筛管护孔抽采瓦斯技术,阐述了该技术的基本原理、相关设备及施工工艺。在马堡煤矿15203工作面运输顺槽进行了工业性试验。该技术的应用有效地防止了钻孔塌孔,改善了瓦斯抽采效果,缩短了预抽时间,应用前景良好。

双管定向钻进技术在祁南矿313工作面的应用

针对祁南矿313工作面碎软煤层中顺煤层长钻孔施工时,煤层倾角大和32#煤碎软的问题,利用双动力头钻机及配套钻具,开展钻杆、套管双管定向钻进工艺研究;通过关键设备选型、钻杆和钻杆钻头、套管和套管钻头钻具选配、风动定向钻进工艺参数优化以及提出钻杆在套管内大直径筛管护孔等方法及试验,有效提高顺煤层钻孔深度,实现顺煤层长钻孔轨迹可控,并提高了地层适应性。

筛管护孔工艺技术应用试验及瓦斯抽采效果研究

神华宁煤集团金能煤业公司所属煤矿在使用穿层钻孔进行抽采瓦斯时,钻孔孔壁易坍塌,造成瓦斯抽采通道堵塞,影响瓦斯抽采效果。将筛管护孔工艺技术在该煤矿进行了适应性研究试验,以解决孔壁坍塌致堵塞钻孔的问题。

微孔防砂筛管的研制与应用

针对辽河油田稠油油藏的出砂情况及现有防砂工艺中存在的防砂后筛管易被泥质及原油中的胶质堵塞、防砂有效期短等问题 ,研制成带有衬管 (保护管 )的防砂筛管总成 ,用于油水井的防砂。微孔筛管由于选用刚玉砂作为制作的基质颗粒 ,其颗粒表面光滑且对原油润湿角小于临界值。该防砂筛管可耐高温、强酸、强碱 ,且避免了原油通过其孔隙在其晶体表面的聚集 ,防砂后不易堵塞 ,具有滤砂性能好、防砂有效期长、施工方便快捷、防砂施工成本低等优点 ,特别适用于稠油及特稠油防砂后注汽开采。在现场应用 2 1井次 ,防砂施工成功率 10 0 % ,防砂有效率 90 4 7% ,经济效益显著。实现了微孔 +孔隙两级过滤和筛管单体间柔性联接两大技术突破。

松软煤层瓦斯抽采孔PVC管护壁技术应用研究

针对晋城煤业集团赵庄煤业矿区地质构造复杂、煤层松软及透气性差,瓦斯抽采孔由于煤层松软引起孔壁稳定性差,成孔提钻后,短时间内孔壁坍塌,导致瓦斯抽采通道堵塞,抽采率低,抽采效果差的问题。利用在钻孔施工完成后不提钻杆,先在钻杆内部下入抽采筛管进行护壁,提钻后形成瓦斯抽采通道,应用结果表明:该技术与传统提钻后下套管工艺相比,下管效率大幅提高,下管深度达到孔深的98%以上,有利于提高瓦斯抽采效率,对煤矿安全具有重要意义。

负角度定向长钻孔瓦斯抽采完孔工艺研究

定向长钻孔预抽煤层瓦斯是实现煤矿瓦斯区域超前治理的有效技术手段,受采掘部署影响,负角度钻孔(下向孔)在生产中应用广泛。中硬煤层成孔性好、通常无需护孔,但针对负角度长钻孔积水问题,现有常规方法均无法有效解决。以贵州龙凤煤矿9号中硬煤层下向长钻孔为研究对象,在同一区域施工2组定向长钻孔,钻孔平均倾角–8°,钻孔孔深240~363 m、垂深40.0 m,对比分析了长距离、大垂深定向长钻孔护孔和未护孔2种完孔工艺的瓦斯抽采效果差异。结果表明:在抽采前期,采取护孔工艺的负角度定向长钻孔平均瓦斯抽采量为2.09 m^(3)/min,未采取护孔工艺的为1.87 m^(3)/min,二者差别不大;但护孔工艺定向长钻孔瓦斯抽采量衰减系数是未护孔的61.54%,以抽采400d为例,护孔工艺定向长钻孔瓦斯抽采总量是未护孔的1.40倍;经理论计算,采取筛管护孔工艺钻场抽采达标时间比未护孔钻场缩短了157 d。从长期抽采效果来看,在缺乏有效排水措施的前提下,采取护孔工艺能够有效提高负角度定向长钻孔的瓦斯抽采效果。

低透气性软煤层筛管护孔与CO_2相变致裂增透技术的联合应用

针对部分矿井煤层透气性差且煤质较软的特点,采用筛管护孔与CO_2相变致裂增透技术的联合应用进行现场试验研究,得出针对某矿当爆破深度为30 m时,采用50 m的筛管进行护孔相比未施工爆破孔且未下筛管的钻孔平均单孔瓦斯混合流量提高了4.2倍,瓦斯浓度提高了1.5倍,而相比只进行CO_2相变致裂增透而未下筛管的钻孔平均单孔瓦斯混合流量提高了2.4倍,瓦斯浓度提高了1.2倍。

松软煤层抽采钻孔全程下筛管护孔高效抽采技术研究及应用

针对松软煤层抽采钻孔塌孔造成的抽采效果较差问题,在新景矿进行了全程下筛管护孔工艺试验,通过对比采用全程下筛管和退钻后下筛管两种工艺的筛管下放率和瓦斯抽采参数数据,得出采用全程下筛管护孔技术的钻孔抽采浓度、抽采纯量比对比试验孔提高了1倍左右,抽采达标时间大大缩短,实现了高效抽采,保障了矿井的安全生产。

本煤层瓦斯抽采钻孔筛管完孔技术

针对本煤层瓦斯抽采钻孔孔内存在的塌孔、阻塞等破坏钻孔完整性,影响瓦斯抽采效果问题,采用传统的裸孔下筛管办法又无法保障全孔段护壁的难题,从原因出发引出了筛管完孔技术,并介绍了其工艺特点及配套装备,结合现场实例分析了其应用效果。通过15 d的瓦斯监测显示,与裸眼钻孔对比,瓦斯平均浓度提高近75%,瓦斯纯流量提高近10倍,有效延长了钻孔使用周期,为施工相似条件地层提供了技术参考。

不提钻下筛管用大通径快插式螺旋钻杆

介绍了不提钻下筛管技术及其优势,研制出了一种不提钻下筛管用大通径快插式螺旋钻杆,在阳煤集团典型矿井寺家庄矿和新景矿进行了现场试验。结果表明:采用大通径快插式螺旋钻杆可实现正、反转的功能,能够有效解决卡钻、抱钻事故,配套不提钻下筛管技术,提高了本煤层瓦斯抽采钻孔成孔率和成孔深度,同时筛管下入成功率也得到了显著提升。

囊袋式全程下筛管带压封孔技术在瓦斯抽采中试验及应用

在突出单一中厚煤层瓦斯抽采过程中,封孔质量是影响钻孔抽采效果的关键因素。针对普通封孔工艺在瓦斯抽采过程中存在的问题,介绍了囊袋式全程下筛管带压封孔技术的基本原理,在试验区对2种封孔工艺及抽采效果进行了试验,对比分析得出:囊袋式全程下筛管带压封孔技术从钻孔施工到封孔连抽能够满足现场瓦斯抽采需要;连抽之后无论是单孔还是整体上抽采效果显著提高,抽采浓度、抽采纯量提高,瓦斯衰减周期延长,为下一步瓦斯钻孔封孔提供指导。

全程筛管护孔技术在高位瓦斯抽采钻孔中的应用

大水头煤矿属高瓦斯突出矿井,为“三软”厚煤层,东106工作面受断层牵引带影响,地应力叠加区域,瓦斯及矿山压力大。通过分析工作面推进度与采空区冒落带、裂隙带、弯曲下沉带的关系,合理设计了高位抽采钻孔。根据综放工作面周期来压对高位钻孔的影响,采用全程筛管护孔技术使钻孔得到有效支护,避免了塌孔现象的发生,保证了高位抽采钻孔的有效搭接,瓦斯治理效果、成本、施工效率等方面均优于传统抽采钻孔,在煤矿瓦斯治理方面有一定的推广意义。

底板穿层钻孔煤层段留置筛管技术

为解决穿层钻孔施工过程中常出现的喷孔、塌孔、抽采周期短等难题,借鉴成熟的套管钻井或跟管钻进护壁技术,提出将随钻留置筛管钻进技术应用于强突出煤层钻孔施工,介绍了其工艺方法和配套的筛管、传扭装置、悬挂构件、相关钻具等装备,并进行现场应用。应用结果表明,采用该技术共施工16个试验孔,留置筛管成功率达到87.5%,钻孔喷孔强度显著减弱,并通过与常规钻进工艺在钻孔实际钻屑量与计算钻屑量的比值对比,说明在控制孔喷方面具有较大提升,保障了后续瓦斯抽采的效果。

黄陵一矿煤层瓦斯抽采钻孔成孔技术实践

为提高黄陵一矿2号煤的瓦斯抽采效果,在1010工作面开展了瓦斯抽采钻孔成孔技术研究。瓦斯抽采钻孔可分为四个区域,其中卸压区和峰前应力集中区是孔壁失稳及产生瓦斯动力现象的高发区域,是控制的重点。通过采用螺旋钻进和压风排渣、全长筛管护孔、预注浆加固等技术,1010工作面瓦斯抽采钻孔成孔率明显提高,钻孔瓦斯抽采浓度下降幅度小,煤层瓦斯抽采效果明显改善。

谈潜孔锤跟管施工工艺在地源热泵工程复杂地况情况下的应用

目前,地源热泵作为一种绿色、环保、高效节能的新技术在国内空调领域得到了极为广泛的应用,作为地源热泵系统的重要组成部分的地下换热器,其施工顺利与否与地质状况息息相关,针对北京昌平地区某地源热泵工程地质状况存在"沙土+卵石+粉质黏土+岩石"相结合的问题,依照地源热泵系统工程技术规范及类似工程经验,对潜孔锤跟管施工工艺在复杂地况中的应用进行简述。

碎软煤层筛管护孔技术在乌兰煤矿的应用

针对乌兰煤矿穿层钻孔完孔后孔壁易坍塌而堵塞瓦斯抽采通道,造成瓦斯抽采效率降低的问题,提出了一种碎软煤层筛管护孔技术。在分析乌兰煤矿地质概况的基础上,介绍了筛管护孔技术的技术原理和配套装备,选用了合理的筛管护孔钻具组合,制定了筛管护孔试验流程,在乌兰煤矿1080瓦斯治理巷进行了应用试验。试验结果表明,筛管下入器下筛管速度是人工下筛管速度的2~3倍;下入筛管试验钻场相比不下入筛管钻场瓦斯抽采纯量提高14.3%。碎软煤层筛管护孔技术筛管下入效率高,护孔效果显著,满足碎软煤层护孔的技术要求。