大口径工程井下管技术及事故预防措施

大口径工程井在煤炭等矿藏开采中发挥着重要的作用,针对大口径工程井在下套管过程中存在位置偏差、套管折断等问题,本文研究了下管技术及事故预防措施,为大口径工程井的套管选取及下管提供了一定的技术指导,对常见的事故进行预防,有效降低了施工过程中的事故发生率。

大口径特殊工程钻孔套管事故原因及对策

大口径特殊工程钻孔近几年在煤矿安全生产中应用越来越广泛,而大口径特殊工程钻孔在施工中套管挤毁事故时有发生,就事故发生原因进行了分析和研究,并根据套管事故案例的共性问题提出了相应的技术措施。

顾桥矿顶板定向长钻孔爬升段施工工艺试验

为解决顾桥矿顶板大直径高位定向钻孔爬升段成孔难度大的问题,先后进行了注浆加固钻孔、异型钻具组合透孔和大级差钻具组合扩孔等成孔工艺方法试验。根据现场施工情况,采用大级差钻具组合工艺成功施工了14个孔深500 m以上煤层顶板高位定向长钻孔。结果表明,大级差扩孔工艺可以有效解决爬升段穿越复杂地层成孔难题。指出了大级差扩孔工艺施工注意事项,形成了一套具有推广价值的相关工艺方法。

瓦斯抽采大直径深孔钻进工程响应特性

为缓解平顶山矿区松软突出煤层深部开采预抽瓦斯的困境,在现有工程制约措施的基础上,通过装备升级、工艺优化开展大直径深孔钻进工程响应特性研究,通过现场试验、对比考察的方法对大直径深孔钻进轨迹特征、成孔效果与瓦斯抽采效果参数进行量化研究。结果表明:钻孔直径越大,钻孔轨迹偏移量越大,且其百米水平偏移量明显大于百米垂直偏移量;相同孔径下,下向钻孔的百米水平与垂直偏移量大于上向钻孔,且百米水平偏移量的差异性更大;同一矿井与同一矿区邻近矿井大直径深孔钻进在瓦斯抽采浓度、瓦斯抽采浓度衰减时效特性方面都表现出明显的瓦斯抽采效果优势;大直径深孔钻进扰动作用下,钻孔出煤量增加,孔周煤体裂隙通道扩展范围越大,钻孔压力梯度作用能力与作用范围越大;瓦斯抽采区域煤层瓦斯含量越大、瓦斯补给能力越强,瓦斯抽采浓度越高、瓦斯抽采浓度衰减系数越小;钻孔出煤量与瓦斯抽采浓度符合指数函数规律,煤层瓦斯含量与瓦斯抽采浓度衰减系数符合线性函数规律;大直径深孔钻进促使出煤量增加、煤壁暴露面积增大、孔周煤体裂隙通道扩展,在压力梯度与瓦斯补给作用下提高了瓦斯抽采效果。该研究结果可为矿区深孔钻进与瓦斯抽采提供理论依据与应用参考。

井下ø550 mm超大直径煤层孔钻进技术装备及工程应用

为提高“U”型通风工作面采空区瓦斯治理效率、降低瓦斯治理成本,提出采用ø550 mm超大直径钻孔替代横川埋管的技术方案进行采空区瓦斯抽采。针对井下超大直径钻孔技术特点及施工中存在的技术难题,研制了一款最大扭矩15000 N·m、最大给进力700 kN、最大行程1.3 m的ZDY15000LP型煤矿用超大直径螺旋钻进钻机,采用主机和泵站分体式布局,并创新设计了主机、泵站、机械臂、动力头等关键零部件;配套开发了ø426 mm大螺旋钻杆和ø550 mm大直径扩孔钻头,开发了基于“先导孔+二次扩孔”的超大直径钻孔成孔工艺,形成了成套的超大直径钻孔施工技术装备。在山西天地煤业有限公司王坡煤矿3307工作面进行了工业性试验,共施工大直径瓦斯抽采钻孔17个,累计进尺583 m,施工周期30 d,综合施工效率提高20%。试验结果表明:钻机输出扭矩大,整体稳定性好,能够实现跨皮带施工以及快速移位等功能,配套钻具性能可靠,钻进工艺可操作性强,能够满足超大直径煤层成孔需求。研究成果为超大直径煤层钻孔施工提供了技术装备支撑,为地质条和开采条件类似矿井瓦斯治理提供了技术经验。

提高大口径工程井套管在井眼中通过能力的研究

由于大口径工程井套管管径、自重、下入工艺的特殊性而时常出现的套管在下入过程中遇阻,结合理论分析对大口径套管的连接工艺与质量、可通过最大井眼曲率、井眼与套管的最优直径比进行了研究,对如何提高套管在井眼中的通过能力提出建议。