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煤矿井下钻探装备技术与钻具搭配分析

煤矿井下钻探装备技术与钻具搭配分析

  • 分类:新闻资讯
  • 作者:瑞龙钻具
  • 来源:http://www.lqrlzj.com
  • 发布时间:2021-11-11
  • 访问量:0

【概要描述】煤矿井下钻探装备对保障矿井安全高效生产起着至关重要的作用,经过多年的发展,技术水平得到很大的提高。中心通缆钻杆、地质钻杆、地质螺旋钻杆(肋骨钻杆 刻槽钻杆),高效螺旋钻杆、三棱钻杆、新型探水钻杆、新型煤钻杆、新型瓦斯排放钻杆、帮锚钻杆、锚索钻杆、风钻杆、桩机钻杆等系列产品瑞龙钻具均有销售!可在不同的地质条件下,根据钻机的型号性能和孔径、深度要求,选择合理的冲洗介质及合理的钻具搭配,是提高成孔效率和瓦斯抽采率的关键所在。

煤矿井下钻探装备技术与钻具搭配分析

【概要描述】煤矿井下钻探装备对保障矿井安全高效生产起着至关重要的作用,经过多年的发展,技术水平得到很大的提高。中心通缆钻杆、地质钻杆、地质螺旋钻杆(肋骨钻杆 刻槽钻杆),高效螺旋钻杆、三棱钻杆、新型探水钻杆、新型煤钻杆、新型瓦斯排放钻杆、帮锚钻杆、锚索钻杆、风钻杆、桩机钻杆等系列产品瑞龙钻具均有销售!可在不同的地质条件下,根据钻机的型号性能和孔径、深度要求,选择合理的冲洗介质及合理的钻具搭配,是提高成孔效率和瓦斯抽采率的关键所在。

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  • 作者:瑞龙钻具
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煤矿井下钻探装备技术与钻具搭配分析

煤矿井下钻探装备对保障矿井安全高效生产起着至关重要的作用,经过多年的发展,技术水平得到很大的提高。中心通缆钻杆、地质钻杆、地质螺旋钻杆(肋骨钻杆 刻槽钻杆),高效螺旋钻杆、三棱钻杆、新型探水钻杆、新型煤钻杆、新型瓦斯排放钻杆、帮锚钻杆、锚索钻杆、风钻杆、桩机钻杆等系列产品瑞龙钻具均有销售!可在不同的地质条件下,根据钻机的型号性能和孔径、深度要求,选择合理的冲洗介质及合理的钻具搭配,是提高成孔效率和瓦斯抽采率的关键所在。

钻孔分类及特点

煤矿井下钻孔大致可分为:地质勘探钻孔、瓦斯抽放钻孔、探放水钻孔这几类。

一、地质勘探钻孔:是获得实物地质资料的唯一手段(获取岩芯),直接影响着判断地质构造,岩层性质,水文性质的准确性和可靠性。地质勘探钻孔特点:钻进地层多为岩石,一般采用金刚石复合片取芯钻头,搭配岩心管,螺丝头,接钻杆进行钻进。选用的钻机要求转速要高。根据岩石硬度和岩心直径选配合适的钻头和岩心管及钻杆搭配。

二、瓦斯抽放钻孔:用于抽放瓦斯的钻孔,如本煤层瓦斯抽放孔,高位钻孔,穿层孔等。

三、探放水钻孔:用于探水、抽放水的钻孔,如排放水孔,煤层注水孔,注浆孔等。《煤矿防治水规定》,对该类钻孔施工设备和工艺要求比较严格,必须坚持“预测预报、有掘必探、先探后掘、先治后采”的探放水原则。

冲洗介质的主要功能

钻孔的冲洗介质又称为钻探的血液,一旦钻孔中冲洗介质停止循环,或者选择不当时,就会发生烧钻,钻进时破碎的岩粉煤渣不能及时排出孔外,甚至不能进尺,甚至还会发生孔壁坍塌,夹埋钻具等一些列孔内事故。

因此,正确选择和合理使用冲洗介质是提高钻探效率和降低钻探成本的必要手段。

钻孔冲洗介质的主要功能有:

1、冷却钻头:钻头在破碎孔底岩石时,因摩擦会产生大量热量,如不及时冷却,会使钻具很快磨损,降低效率,甚至会发生烧钻事故。

2、排渣,清洗孔底:将破碎的煤岩粉渣及时排出孔外,以防止粉渣在孔底堆积,产生重复破碎,增加钻具的磨损,并造成卡埋钻事故,影响钻具使用寿命和钻进效率。

3、保护孔壁:在钻进中,由于破坏了岩层的平衡状态,如果岩层本身稳定性差,易发生变形甚至坍塌,因此,特殊的冲洗介质需要具有一定的比重,来平衡地层的压力,同时还要有一定的造壁功能,能在孔壁上形成一层薄而致密的泥皮,以保护孔壁(主要针对泥浆冲洗介质)。

4、其他功能:随着钻探技术的发展,冲洗介质还可以达到以下效果:通过高压冲洗介质,达到高压冲孔,破碎孔底煤岩,还可以利用射流器形成高压水射流,对煤岩层进行割缝、造穴达到增透效果。另外随着千米定向钻探技术的推广应用,冲洗介质还起到了驱动孔底马达带动钻头进行钻进的作用。

冲洗介质的类型

目前煤矿井下常用的冲洗介质主要是:清水、泥浆、空气三种。

一、清水:清水粘度小,煤岩粉在清水中容易净化,因此钻具回转和水泵阻力小,对钻具和水泵磨损小,钻进效率较泥浆要高,成本低,操作方便。清水冲洗又可以分为静态水和压力水。静态水适用于孔浅,煤层较稳定的瓦斯抽放孔。压力水:是目前极为倡导和广泛应用的排渣方式,是水力压裂、割缝、冲孔等增透工艺的必要条件。

二、泥浆:泥浆是由优质粘土和水混合后(根据不同地层需要加入一定数量的有机或无机的化学处理剂,以改善泥浆的性能)所形成的一种胶体悬浮液。在复杂地层钻进时多采用这种冲洗介质,不适合瓦斯抽放孔。

三、空气:以压缩空气作为冲洗介质,是松软煤层最常用的排渣方式。来源可分为井下压风系统风供风和移动式空压机供风。

另外使用压风排渣施工时应注意孔口反风情况,以防煤与瓦斯燃烧,应配套孔口除尘装置,防止粉尘对工人的危害。

影响钻孔的主要因素

钻孔的目的:根据前面所说的钻孔分类,我们知道井下钻探的目的主要是:用来探明前方是否有矿井水(老窑水、裂隙水、岩溶水),压力大小;用于煤层中瓦斯气体的抽放;用来探明地质构造;用来探煤层厚度;还有利用钻孔进行井下注浆等。而影响钻孔施工及成孔率的主要因素大致可分为以下几方面:

一、地层条件:煤岩层硬度、瓦斯压力、地应力、构造、水敏性等。

二、场地条件:巷道断面、巷道空间、设备运输、设备摆放等。

三、钻探方法:普通钻进、绳索钻进、螺旋钻进、定向钻进等。

四、人为因素:操作工熟练程度等。

五、设备、钻具选配因素:钻机性能、钻具的合理搭配与适配性等。

不同地层条件下的钻具搭配

目前来看,井下煤岩层地质条件大致可分为以下几种:

1、常规地质条件:煤岩层硬度适中,稳定性较好的地层。

像这种情况下的地质条件,如果是打瓦斯抽放孔或者探水孔,钻具的搭配就比较广泛。根据钻孔的直径和孔深的设计还有钻机的性能,在合理径差下,常规情况下可以选用地质合金钻杆(外平钻杆),三棱合金钻杆搭配金刚石复合片三翼内凹钻头。如果条件允许情况下,也可以选用地质螺旋钻杆、肋骨钻杆、刻槽钻杆等进行搭配。

2、超硬煤岩层:煤岩层硬度系数很高的地层。

3、松软煤层:硬度系数f小于1的煤层称之为松软煤层。松软煤层占我国在采煤层的60%~80%,其特点是煤层破碎,稳定性差,瓦斯含量往往较高,压力大,本煤层钻孔施工过程中容易出现喷孔,塌孔和卡埋钻等事故.

不同地层条件下的钻具搭配

首先考虑到水力排渣钻进的方式在极松软煤层非常容易出现塌孔和卡埋钻现象,所以该方式不建议在松软煤层使用,一般都采用风力排渣的方式,至于钻具的选配,

1、可以选用异型多棱刻槽推力排渣钻杆,简称重型三棱刻槽钻杆是我公司煤矿坑道钻探本煤层瓦斯抽放钻杆,对煤层硬度系数适应性较为广泛的新型钻具产品。广泛应用于高瓦斯煤层特别是松软煤层的深孔钻探施工。生产的分别有外三棱传动型刻槽钻杆、六方双销快接抗拉型刻槽钻杆、大通孔螺纹连接型刻槽钻杆、六方双销快接抗拉型地质螺旋钻杆等系列产品。其中六方双销快接抗拉型可进行钻具的反转功能,并能承受350kN拉拔力,搭配金刚石复合片内凹钻头,在合理的钻头径差(10-15mm)设计条件下,在三棱腻抹搅拌护孔的基础上,增加了螺旋槽推力排渣结构。选用优质的接头与杆体材料经摩擦焊接、加工中心数控机床精加工而成,具有高扭矩、高耐磨、适应高转速钻进的性能特点。该钻杆在合理的钻头径差(10-15mm)设计条件下,在三棱腻抹搅拌护孔的基础上,增加了螺旋槽推力排渣结构,具备护孔、泄压、扶正、降温四重功效,施工效率提高,事故率降低,成孔率高。

2、也可以选用大通孔钻抽一体瓦斯排放装置施工方案。采用我公司的大通孔刻槽钻杆,金刚石复合片开闭合钻头,选用矿方自备的液压履带机,选用风(水)冷却降尘方法进行钻孔筛管同步铺设钻进。钻至固定深度后拆除钻机动力头后面连接钻杆的水尾,然后先将悬挂设备拧到一根瓦斯筛管上,将悬挂设备进行闭合后穿入大通孔刻槽钻杆,然后接入瓦斯筛管,按照钻杆进尺达到指定深度后缓慢发力将钻头顶部的开闭刀翼打开,然后将悬挂设备彻底推出钻头,确保悬挂设备彻底挂住煤壁后用手缓慢回拉瓦斯筛管确定无法拉动,此时悬挂设备完全固定结实,然后进行钻杆退钻,确保退钻时瓦斯筛管不会晃动及旋转,直至彻底推杆完毕后进行封孔及瓦斯抽放管道接入。目前,市场上存在的大通孔下筛管产品质量良莠不齐,难以选择,且局限于下Φ73mm钻杆铺设36mm筛管、Φ89mm钻杆铺设50mm筛管为主,对于瓦斯浓度超限,软煤层塌孔、对需提高瓦斯抽采功率的矿井来讲,以上瓦斯筛管达不到要求,在干式施工工艺钻探中,大多使用螺旋钻杆,关于螺旋钻杆铺设筛管工艺来讲,也缺乏成型产品,瑞龙钻具针对以上钻探难题,积极进行研发,定制不同钻杆铺设不同直径的筛管的个性化钻探方案。可为钻探施工节约成本,提高效率。

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