中国煤科西安院再次刷新定向钻进记录 24篇最新文献了解相关技术

记录的刷新离不开一次次科研攻关，出版的本质恰恰是记录、传播、保存科研攻关之后的成果。

近日，由中国煤科西安研究院承担的龙王沟煤矿61605工作面顶底板定向钻工程取得突破性成果：61605主运巷道绕道1#钻场1D-1钻孔终孔深达到1 227 m，打破了西安研究院此前创造的顶板定向钻孔1 118 m的孔深纪录，创造了基于岩层层位定向长钻孔的孔深国内新纪录。

项目运用定向及复合钻进工艺施工方法，合理控制钻孔轨迹，确保了钻孔钻遇率；为保证钻进效率及质量，采用西安研究院自主研发生产的ZDY12000LD型钻机、BLY460型液压泵车及YHD3-1500随钻测量系统设备，极大提高了施工效率。

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我国煤层气钻井技术及装备现状与展望

■郝世俊，张晶

摘要：结合煤层气钻井经验及钻井项目调研，总结了煤层气钻井技术与装备现状，空气钻井、复合钻井、精确对接、地质导向、屏蔽暂堵、欠平衡钻井等先进技术，以及高低搭配的浅层油气井钻机与全液压车载钻机、无线随钻测量系统与地质导向系统等钻井装备的研究和推广应用，提高了钻井效率，推动了煤层气产业的发展，为煤矿安全生产提供了重要保障。以降低煤层气开发综合成本为目标，阐述了快速移动钻井装备研发应用、国产地质导向技术与装备研究与推广、煤储层伤害控制技术推广应用、区域适应性优快钻井技术研究与完善、地面井下联合抽采钻井技术不断探索应用等是下一阶段煤层气钻井技术与装备的发展方向。

淮南矿区瓦斯抽采中以孔代巷技术研究与工程实践

■童碧，许超，刘飞，陈盼

摘要：针对淮南矿区顶板岩层复杂地质条件和瓦斯赋存运移特征，开展了以孔代巷技术研究，从采动裂隙发育规律和钻孔瓦斯抽采特征等方面，分析了高位大直径定向钻孔替代高抽巷的技术原理。通过施工勘探孔探明顶板钻遇地层详细信息，以此优化高位定向钻孔层位布置、钻具组合和钻进参数。瓦斯抽采结果表明:煤层顶板以上38 m层位、距轨道巷煤壁26 m钻孔瓦斯抽采流量大、浓度高；随着高位大直径定向钻孔抽采瓦斯纯量增加，工作面上隅角瓦斯体积分数逐步降低，并稳定在0.03%左右；高位大直径定向钻孔瓦斯抽采纯量平均11.07 m3/min，平均体积分数31.39%，与邻近高抽巷瓦斯抽采水平相当。应用结果表明，利用以孔代巷技术进行顶板瓦斯抽采是可行的，研究可为井下瓦斯高效抽采与治理提供借鉴。

2311m顺煤层超长定向钻孔高效钻进技术

■李泉新，石智军，许超，陈殿赋

摘要：针对保德煤矿超长工作面瓦斯区域治理需要，提出采用国产大功率定向钻进技术与装备进行顺煤层超长定向钻孔施工。根据工作面布置情况及钻遇煤层地质特征，优化钻孔设计、优选钻进装备，利用复合定向钻进技术减小孔内摩阻，实现深孔钻进钻压的传递；利用煤层钻孔递进式延伸技术和钻孔轨迹控制技术提高煤层钻遇率，实现深孔精准钻进。结合保德煤矿生产需要施工完成了主孔深度2 311 m、孔径Φ120 mm的顺煤层超长定向钻孔。钻进结果表明:钻进装备稳定可靠，钻进工艺技术先进，钻孔日平均进尺达到200 m以上，孔深2 000 m以上单班进尺达到90 m。研究可为顺煤层超长定向钻孔施工和超长工作面区域瓦斯治理提供重要借鉴。

我国煤矿区钻进技术装备发展与应用

■石智军，刘建林，李泉新

摘要：基于“十一五”期间以来地面、井下钻进技术装备取得的代表性成果，总结了煤矿区煤层气(煤矿瓦斯)“时空一体化”高效开发模式;介绍了地面、井下钻进技术装备的最新发展现状，结合现场应用分析了地面远端对接井、井下大直径及超长定向孔配套钻进技术装备的特点与应用前景;最后针对煤矿区生产需求，进一步剖析了煤矿井下钻进施工面临的问题，提出煤矿区钻进技术装备发展方向，以期为煤矿区钻进技术装备的研发应用提供参考。

松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术及发展趋势

■方俊，李泉新，许超，刘建林

摘要：通过分析松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术研究与应用现状，基于不同钻进方式、护孔方式和改造方法，介绍了松软突出煤层钻孔施工技术的发展历程，并分析了各项技术的含义、优缺点、适用范围和推广应用情况，指出了现有钻孔施工技术存在顺煤层定向钻进困难、筛管护孔直径小、钻孔增产改造范围小等问题。同时提出松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工技术未来发展趋势，包括泥浆脉冲随钻测量定向钻进技术、电磁波随钻测量空气定向钻进技术、大直径筛管跟管钻进技术和大直径小曲率侧钻改造技术等方向。

硬岩钻进用仿生PDC切削齿优化与破岩机理研究

■孙荣军，谷拴成，石智军，李泉新，张幼振

摘要：为了提高聚晶金刚石复合片(PDC)切削齿的破岩效率，将仿生非光滑理论应用到PDC切削齿的表面形态设计中，通过对波浪形、三角形和梯形金刚石层表面形态的仿真模拟，优选出三角形表面形态为最佳结构；以φ13.44 mm×8 mm的PDC切削齿为例，通过仿真模拟对三角形凹槽数量进行了分析，最终确定3个三角形凹槽为最佳；按照确定的优化设计方案，根据不同材料和工艺设计加工了4种大锯齿仿生PDC切削齿，通过微钻试验台进一步对比分析了仿生PDC切削齿与平面PDC切削齿的钻进效率。结果表明:大锯齿仿生PDC切削齿钻进效率明显优于普通平面片，但是破岩过程中容易出现”崩片”现象，为保证使用寿命，在材料和加工工艺方面应比普通平面片要求更高。

导水裂隙带高度井下仰孔探测装置改进及应用

■李超峰，刘英锋，李抗抗

摘要：为了解决钻孔双端封堵测漏装置在探测煤层顶板导水裂隙带所存在的问题，发明了可通过钻具上下移动实现胶囊、测试段与注水系统之间连接与切换的转换阀，并采用此转换阀对注水装置进行了改进。改进后的装置简化了孔口仪表和供水系统，消除了由于单独供胶囊起胀用的注水或注气管路缠绕、堵塞引发孔内事故的隐患，同时此装置在孔深较大、孔内水量与水压较大时依然适用。研究结果表明：通过在高家堡矿井首采工作面试验，利用TD1、TD2、TD3钻孔实测煤层顶板导水裂隙带最大发育高度分别为86.56 、84.37 和88.03 m;改进后的装置结构简单、可靠性高、适用性广，可应用于井下仰孔探查煤层顶板导水裂隙带高度。

顶板高位大直径定向钻孔扩孔新技术探索

■赵建国，刘建林，董昌乐，王四一

摘要：针对顶板高位大直径定向钻孔施工过程中暴露的扩孔钻进效率低、钻具工作寿命短等问题，提出扭力冲击旋转扩孔技术与反向回拉扩孔技术。在分析现有扭力冲击器产品用于煤矿井下扩孔钻进可行性与反向回拉扩孔技术难点的基础上，完成了扭力冲击器的遴选与改造，研制了?216/110 mm型反向回拉式扩孔器，实施了工艺探索试验。试验结果表明：扭力冲击器对于提升顶板高位定向钻孔扩孔效率效果显著，较常规扩孔技术机械钻速提升65%。研制的反向回拉扩孔器工作原理可行，动作可靠，保证回拉扩孔钻进效率的同时，改善扩孔钻具受力工况，对于提升扩孔钻具工作寿命具有积极意义。

井下上仰钻孔突水分段注浆堵水方法研究

■牛光亮

摘要：为了封堵塔然高勒煤矿FS5-1钻孔突水，同时防止在注浆过程中，引起钻场及周围涌水巷道顶板的下沉和破坏，通过采用孔内分段注浆堵水方法，在孔内初始出水位置24.2 m处安设环状橡胶止浆塞，将孔内出水分为上、下2段，并在止浆塞内环处设Φ63.5 mm×8.0 mm的泄压钢管。在通过泄压钢管充分导水泄压的同时，对钻孔下段及周围巷道顶板的出水通道进行低压注浆，然后利用泄压管对上段钻孔及含水层进行高压注浆，成功封堵了钻孔突水。研究结果表明:通过在上仰孔内初始出水位置用钻机布设泄压钢管、并在钢管端部设置环状橡胶止浆塞的方法，可以有效地将孔内注浆分为2段，在泄压时的低压力注浆不仅可以达到预期注浆效果，而且能保证出水巷道顶板的安全，对顶板破碎时钻孔突水具有很好的治理效果，另外，该方法也可用于孔口管未固结或固结失效时，意外出水情况下的固管或堵水方案。

大直径超前定向对穿钻孔负压除尘技术研究与应用

■张杰，王毅，石浩

摘要：针对煤矿井下巷道掘进过程中粉尘污染大、瓦斯易超限等问题，研究采用煤矿井下定向钻进技术，在预掘巷道空间范围内施工大直径超前对穿钻孔，全程下入大口径PVC筛管，接入负压抽放管路，在巷道掘进过程中通过负压抽排粉尘及瓦斯。在淮北朱仙庄矿岩巷掘进过程中结合水射流、喷雾措施，降尘效率最大可达到97.2%，是传统降尘措施的3.33倍；在芦岭矿煤巷掘进过程累计抽采瓦斯纯量22.1万m3。应用结果表明，大直径超前定向对穿钻孔在降尘、除瓦斯等方面效果明显，对煤矿安全生产、改善作业环境、提高施工效率等方面具有重要意义。

单弯螺杆马达与液动潜孔锤复合钻具研究

■刘建林，王四一，赵江鹏，赵建国

摘要：为解决煤矿井下硬岩层定向钻进效率低的难题，提出将单弯螺杆马达与液动潜孔锤组合在一起，形成的复合钻具具有硬岩层中轨迹可控和钻进效率高的特点。介绍了复合钻具的组成及实现冲击回转定向钻进的原理，研究了具体实施方法，包括:钻具组合形式、工具选型、流量匹配、随钻测量系统防振以及专用钻头设计。研究结果表明:液动潜孔锤置于单弯螺杆马达与钻头之间较为合理；为满足液动潜孔锤低转速的要求和单弯螺杆马达调角的需要，定制了低转速可调弯外壳螺杆马达；随钻测量系统与钻具之间设计了双向减振短节；根据不同工具工作排量，提出了3种流量匹配的方法；基于复合钻具碎岩机理，设计了柱-片混合型钻头；最后指出了可能存在的问题，并给出了解决问题的建议。

履带式中深孔定向钻进装备设计关键技术研究

■方鹏，姚克，邵俊杰，张锐

摘要：基于煤矿井下中深定向钻孔施工对钻进装备窄体紧凑布局设计的需求，提出了采用分体式布局设计的履带式中深孔定向钻进装备的设计思路。结合狭窄巷道定向钻进施工条件和现有定向钻机应用中存在的不足，介绍了中深孔用定向钻进装备设计中的关键技术，包括整体布局、关键结构、液压系统和泥浆泵单元的具体设计思路。现场试验结果表明:履带式中深孔定向钻进装备的各项性能指标符合设计要求，分体式窄体布局设计显著提升了装备搬迁运输的灵活性，有效减轻了工人劳动强度，提高了中深孔定向钻进施工效率，增收节支效果明显。

地面定向钻进技术在煤矿陷落柱突水防治中的应用

■郑士田

摘要：为了治理潘集二矿重大突水事故，提出了地面定向水平孔技术截流堵源的方案。潘集二矿12123工作面上、下底抽巷联络巷底板发生突水，瞬时最大突水量达14 000 m3/h，矿井部分被淹。因工作面上方存在湖泊和多个采空区，遂选择地面定向水平钻孔施工方案，即在地面施工一个定向水平堵源主孔对突水点灌注沙石骨料完成充填、形成顶板盖层，再通过主孔由地面注浆站灌注水泥浆完成陷落柱的封堵工作，并施工四个水平分支孔探查了陷落柱形态特征。结果表明，陷落柱导水通道被成功封堵，堵水率达到100%，显示了地面定向水平钻孔技术在陷落柱突水治理中的优越性，为今后类似突水事故的治理提供了宝贵的经验。

软硬复合煤层高效钻进装备研制及应用

■姚亚峰，张杰，韩健，侯红

摘要：针对软硬复合煤层顺层孔瓦斯治理中存在抽采钻孔孔深浅、成孔率低等问题，开发了一套具备大转矩和高转速远程调节的煤矿井下大功率钻机及其配套机具，介绍了新型钻机的总体结构布局、主要性能参数、液压系统等，阐述了钻机重要部件如回转器、变幅机构、给进装置等特点、功能，以及配套钻进工艺及方法，并通过在山西晋城无烟煤矿业集团长平矿的现场工业性试验，验证了该套装备在软硬复合煤层复杂地层条件下的整体性能，结果表明:利用该装备可显著提高瓦斯抽采钻孔成孔率、钻孔最大孔深、钻进效率、平均孔深、月均进尺等。

煤矿井下随钻测量及钻孔数据处理软件开发与应用

■董洪波

摘要：为解决煤矿井下随钻测量软件功能单一、操作不便、信息融合不足等问题，采用C 语言与SQL Server数据库开发了随钻测量及钻孔数据处理软件。该软件具有随钻测量、钻孔数据处理、钻机监测诊断等三大功能模块，可实现对探管数据解析、钻孔轨迹实时测量、钻孔轨迹数据的深度挖掘、钻机状态的实时监测与故障诊断。三大模块数据有机融合，可简化施工人员操作，帮助施工人员更加全面掌握施工信息、及时作出相应决策。现场试验证明，随钻测量及钻孔数据处理软件通信稳定、测量准确、功能全面、操作简单，为优化定向钻孔施工提供了技术支撑。

工业造型设计在ZDY系列定向钻机中的应用研究

■姚克，何玢洁，方鹏，孙保山，邵俊杰，张锐，张占强

摘要：为提高钻机产品的整体外观造型及产品操作舒适性，体现钻机”厚重稳定、实用简洁、美观精致”的整体造型风格定位，提高钻机安全性及易操作性方面的用户体验，将工业造型设计引入钻机产品的设计流程，以钻机形态、涂装和表面材质设计为切入点分别进行研究，实现钻机整体外观的形式美、内部功能结构的合理性及人机环境协调性的高度融合，以ZDY系列定向钻机为例，详细介绍了工业造型设计在该类型新产品开发中的具体应用与研究，通过多款钻机的生产应用表明，工业造型设计对提高钻机产品的整体外观造型和产品操作舒适性方面有着非常重要的作用。

大直径高位定向长钻孔瓦斯抽采技术及应用

■石浩

摘要：针对煤矿工作面回采后采空区瓦斯富集超限问题，研究采用螺杆马达结合随钻测量系统施工大直径高位定向长钻孔替代高抽巷及传统高位钻孔，通过受控定向钻进技术使钻孔分布在煤层顶板回采断裂带，保障煤层回采过程瓦斯抽采通道。结合在淮北矿区杨柳矿、临涣矿应用施工情况，大直径高位定向长钻孔最大瓦斯抽采体积分数97%，日最大抽采纯量达到8 251 m3，对比分析大直径高位定向长钻孔与常规高位钻孔采空区瓦斯抽采效果，结果表明，大直径高位定向长钻孔在瓦斯治理效果、成本、施工效率等方面均优于传统高位钻孔，在煤矿瓦斯治理推广有重要意义。

煤矿井下大直径定向长钻孔扩孔用钻杆研制

■董昌乐，田东庄，赵建国，兰菲

摘要：为解决煤矿井下大直径定向长钻孔扩孔时钻杆易发生接头断裂的问题，通过改进接头结构，优选螺纹牙型，试验新材料及其热处理工艺，研制出Ф89 mm高强高韧钻杆。介绍了钻杆设计和关键加工技术，在顾桥矿进行现场试验，共施工7个钻孔，Ф153 mm孔径扩孔总进尺2 309.5 m，最大单孔扩孔深度530 m；Ф220 mm孔径扩孔总进尺651 m，最大单孔扩孔深度506 m；Ф248 mm孔径扩孔总进尺208 m，最大单孔扩孔深度158 m。试验结果表明，该钻杆在煤层顶板高位大直径定向长钻孔施工时具有较好的推广应用价值。最后，针对现场施工时存在的问题给出了相应建议。

长平矿软硬复合煤体高效钻进技术研究

■余孝民，张杰，都海龙

摘要：为解决长平矿煤层钻进成孔深度较浅的问题，进行了软硬复合煤体高效钻进技术研究。结合软硬复合煤层特点，提出运用中高速宽叶片高螺旋复合钻进技术进行钻孔施工的工艺。在研究螺旋钻具排渣机理的基础上，设计制造了Φ110/63.5 mm螺旋钻杆+Φ120 mm三翼合金钻头和Φ95/60.3 mm螺旋钻杆+Φ110 mm三翼刮刀PDC钻头2种不同的钻具组合；改进了ZDY6000LR钻机的高转速动力头；使用ZDY3000LG、ZDY6000LR钻机与设计制造的钻具组合进行钻孔施工，完成3期现场工业性试验，形成了以中高转速螺旋机械排渣为主、风力排粉为辅的螺旋复合钻进技术，使得长平矿孔深大于150 m的煤层钻孔达到了52%，进一步提高了长平矿软硬复合煤体顺层钻孔效率。

空气螺杆马达软煤定向成孔技术研究

■张杰，王毅，黄寒静，王传留

摘要：针对软煤矿区顺层钻孔无法精准横穿工作面难题，首次采用软煤空气螺杆马达定向成孔技术，实现钻孔同时对工作面和待掘煤巷煤层瓦斯治理，形成了软煤瓦斯高效治理新模式。首次开发出适合软煤定向钻进的空气螺杆马达、电磁波随钻测量系统、软煤定向钻进工艺、软煤定向钻孔筛管护孔等关键技术，并于淮南某矿开展可行性试验，形成了软煤空气螺杆马达定向钻进成孔技术。在该煤矿井下国内外首次成功施工12个孔深大于200 m软煤顺层定向长钻孔，全孔下筛管，最大孔深231m，抽采瓦斯纯量12.56万m3，瓦斯体积分数50%以上，其抽采效果是常规钻孔抽采量3~4倍，该技术可为松软煤层瓦斯高效治理提供了新思路。

淮南矿区顶板复杂地层中高位定向钻孔钻进工艺研究

■王鲜，许超，李泉新，董昌乐

摘要：基于顶板高位定向钻孔抽采瓦斯原理及现有施工技术，针对淮南矿区顶板复杂地层中高位定向钻孔难以有效成孔的问题，提出了采用高压注浆加固地层、扩孔技术疏通钻孔和大倾角快速穿越破碎层段相结合的成孔技术措施，首次在淮南矿区成功施工了3个孔深510 m、孔径153 mm的顶板高位大直径定向钻孔，形成了适用于淮南矿区顶板复杂地层的高位大直径定向钻孔成孔工艺技术，为该类条件矿区工作面瓦斯治理提供了新技术途径。同时针对施工中需频繁起钻扩孔、硬岩中钻进效率低、常规打捞钻具在大直径钻孔中打捞准确度低和下管护孔难度大等问题，提出解决方案，为后续研究提供思路和方向。

碎软煤层复合定向钻进技术研究与应用

■李泉新

摘要：针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、轨迹无法测控、定向钻进困难等问题，提出了采用复合定向与排渣技术施工碎软煤层定向钻孔的技术方案，介绍了其技术原理，开发了泥浆脉冲无线传输技术、复合定向钻进技术、水力正循环与异性钻杆复合排渣技术等关键钻进技术，研制选配了定向钻机、矿用泥浆脉冲随钻测量系统、泥浆泵、螺旋螺杆马达、异形钻杆、过滤钻杆、螺旋无磁钻杆和定向钻头等关键钻进设备，形成了成套技术与装备，并在晋城寺河矿和成庄矿进行了现场试验，在碎软煤层区域内完成定向钻孔4个，最大孔深402 m，总进尺4 808 m，成孔率达到75%，成功覆盖工作面和待掘巷道设计区域，为碎软煤层区域递进式瓦斯抽采治理和一孔两消提供了一种新的技术手段。

淮南矿区硬岩穿层钻孔钻进方法对比试验研究

■豆旭谦，金新，童碧，王力，魏宏超

摘要：针对淮南矿区在施工穿层钻孔时遇到硬岩钻进速度低下的问题，分析了回转冲击钻进、气动冲击回转钻进和高压液动冲击回转钻进3种钻进方法的钻进原理，优选相应钻具和钻头，在典型矿井潘三矿对3种方法的钻进速度进行了对比试验。结果表明:高压液动冲击回转钻进的速度最高，达到12.47 m/h；气动冲击回转钻进的速度次之，最大速度11.42 m/h；回转冲击钻进的速度最低，最大速度3.75 m/h。因此，在淮南矿区硬岩钻进中，优先推荐气动或高压液动冲击回转钻进方法。

强突出煤层穿层抽采钻孔套管护孔钻进技术

■侯红，金新，童碧

摘要：为解决穿层钻孔施工过程中常出现的喷孔、穿煤长度短等难题，在分析穿层钻孔喷孔成因的基础上，提出将套管护孔钻进技术应用于强突出煤层钻孔施工，介绍了其工艺方法与钻具结构、传扭装置、套管钻头等设备，并进行了配套钻机改造和套管选型。应用结果表明:采用套管护孔钻进技术穿越强突出煤层时，钻孔的实际钻屑量与计算钻屑量的比值接近1，证明该技术在控制孔喷以及防治孔突方面具有积极效果，钻孔喷孔强度显著减弱；一次穿煤成功率提高了30%，表明该技术有利于钻孔穿越强突出煤层。