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我国煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备进展 被引量：66
1
作者 姚宁平 王毅 +4 位作者 姚亚峰 宋海涛 王力 彭涛 孙新胜 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第2期1-7,共7页
针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题,总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进... 针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题,总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进、冲击地压卸压钻进等技术与装备方面的研究和应用情况。提出了碎软煤层双管护孔定向钻进及碎软煤层旋转定向钻进技术与装备的研究思路,有助于提升碎软煤层钻进的钻孔深度、护孔筛管直径和钻进效率等,而碎软煤层定向钻进技术与配套装备的完善也将促进碎软煤层瓦斯抽采模式的变革。防冲防突钻孔机器人的研究是煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备的发展趋势,可为无人化矿井建设奠定基础;除此之外,还应着力解决好局部复杂地层对钻进的影响,更好地促进智能化钻探技术装备的进步,为煤矿安全高效生产提供保障。 展开更多
关键词 复杂地质条件 钻探技术 碎软煤层 定向钻进 钻孔机器人
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煤矿井下碎软煤层空气复合定向钻进技术与装备 被引量：57
2
作者 方俊 刘飞 +1 位作者 李泉新 褚志伟 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第2期224-229,共6页
针对碎软煤层瓦斯高效抽采与治理已成为制约煤矿安全高效生产的关键技术瓶颈问题,在分析碎软煤层顺层钻孔钻进关键技术难题的基础上,提出采用空气复合定向钻进技术与装备进行碎软煤层钻孔施工的技术方案,介绍了其技术原理与技术优势,开... 针对碎软煤层瓦斯高效抽采与治理已成为制约煤矿安全高效生产的关键技术瓶颈问题,在分析碎软煤层顺层钻孔钻进关键技术难题的基础上,提出采用空气复合定向钻进技术与装备进行碎软煤层钻孔施工的技术方案,介绍了其技术原理与技术优势,开发了复合定向钻进技术、顺煤层长距离成孔技术和复合强排渣技术,选配了矿用空压机和孔口除尘器,研制了空气螺杆马达、空气流量与压力监控系统、配套钻具等钻进装备。在贵州省青龙煤矿开展了现场试验,在普氏系数为0.37的碎软突出煤层中,完成5个定向钻孔和2个定向主分支孔施工,最大孔深385 m,总进尺3 014 m,最大单孔瓦斯抽采纯量超过1 500 m^3/d,取得了碎软煤层定向钻孔成孔深度和瓦斯抽采效果的重大突破。空气复合定向钻进技术与装备可在工作面圈闭之前对碎软煤层瓦斯进行超前区域递进式抽采治理,掩护巷道掘进和工作面回采,具有钻孔施工周期短、成本低、瓦斯抽采效果好等显著优势,可对革新井下碎软煤层瓦斯治理模式、助力煤矿企业降本增效提供技术参考。 展开更多
关键词 碎软煤层 瓦斯抽采 空气复合定向钻进 钻进装备
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煤矿井下碎软煤层顺层钻完孔技术研究进展 被引量：36
3
作者 王力 姚宁平 +4 位作者 姚亚峰 王毅 张杰 方俊 魏宏超 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第1期285-296,共12页
我国碎软煤层赋存层位多、分布广,普遍存在构造应力复杂、瓦斯压力高、煤体力学强度低、渗透性差等特点,钻进时易塌孔、喷孔、孔壁失稳,导致钻进困难、孔内事故频发、成孔深度浅、钻孔堵塞、存在抽采盲区等问题。随着煤炭开采深度的不... 我国碎软煤层赋存层位多、分布广,普遍存在构造应力复杂、瓦斯压力高、煤体力学强度低、渗透性差等特点,钻进时易塌孔、喷孔、孔壁失稳,导致钻进困难、孔内事故频发、成孔深度浅、钻孔堵塞、存在抽采盲区等问题。随着煤炭开采深度的不断增加,碎软煤层瓦斯抽采钻完孔就更加困难。因此,碎软煤层高效、深孔、精准钻进技术以及增透、增产、护孔的完孔技术一直是碎软煤层瓦斯治理的重大技术需求和研究热点。从护孔、排渣、轨迹控制、完孔等成孔的关键技术难题方面,总结了碎软煤层顺层钻完孔技术研究现状和应用情况,分析了目前碎软煤层钻进技术存在的问题,提出了改进完善建议,分析了内控导向式旋转定向钻进技术,多孔介质充填式筛管、折叠膨胀管完孔技术等碎软煤层钻完孔技术新进展,为进一步完善现有碎软煤层钻完孔技术提供了思路。 展开更多
关键词 煤矿井下 碎软煤层 瓦斯抽采 内控导向式旋转定向钻进 筛管完孔
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地面井煤层气含量精准测试密闭取心技术及设备 被引量：35
4
作者 孙四清 张群 +1 位作者 郑凯歌 龙威成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期2523-2530,共8页
煤层气含量是表征煤储层特征的重要参数,是煤层气资源勘探开发和煤矿瓦斯防治的重要依据。针对地面井常规取心方法获取的煤层气含量比煤储层实际气量明显偏低(碎软煤层尤其突出)的现实问题,提出了适合于碎软煤储层特征的煤层气含量精准... 煤层气含量是表征煤储层特征的重要参数,是煤层气资源勘探开发和煤矿瓦斯防治的重要依据。针对地面井常规取心方法获取的煤层气含量比煤储层实际气量明显偏低(碎软煤层尤其突出)的现实问题,提出了适合于碎软煤储层特征的煤层气含量精准测试密闭取心方法。根据煤储层特征(与油气储层相比,埋藏较浅、压力较小、温度较低、煤体强度低)和煤层气含量精准测试要求,设计并试制了适用于地面井煤层气含量测定的“三筒单动、球阀关闭、取心筒与解吸罐一体化”的密闭取心器和“前端小径钻心、后端大径钻井”的碎软煤层双径PDC密闭取心钻头。密闭取心器外筒直径120 mm,采取煤(岩)芯直径可达38 mm,密闭保压能力达10 MPa以上,适用于煤层埋深1000 m的地面井密闭取心;双径PDC密闭取心钻头减少了取心钻进过程中钻井液对煤芯的冲洗旋流作用,提高碎软煤层的煤芯采取率。利用密闭取心设备在我国的淮南潘三煤矿和淮北芦岭煤矿碎软煤层中开展了2口地面井煤层气含量测定密闭取心工程应用对比试验,共采得密闭取心煤样5组,常规取心煤样3组;8组煤层气含量测试结果表明,由密闭取心法获得的煤层气含量比常规取心法获得的煤层气含量高20.23%~40.34%,均值27.22%;研究结果表明采用密闭取心技术能够提高煤层气含量测试精度。地面井密闭取心设备研制成功及推广应用将为碎软煤层煤层气资源勘探开发、煤矿瓦斯灾害预测及治理提供更为准确的煤层气含量参数。 展开更多
关键词 地面井 煤层气含量 碎软煤层 精准测试 密闭取心
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碎软煤层复合定向钻进技术研究与应用 被引量：29
5
作者 李泉新 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第11期101-106,共6页
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... 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。 展开更多
关键词 碎软煤层 瓦斯抽采 泥浆脉冲随钻测量 复合定向钻进 复合排渣技术
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韩城矿区碎软煤层顶板梳状孔水力压裂瓦斯抽采工程实践 被引量：27
6
作者 王建利 陈冬冬 贾秉义 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2018年第4期17-21,共5页
韩城矿区碎软煤层发育,煤层透气性差,本煤层钻孔钻进困难,瓦斯抽采效果差。顶板梳状孔水力压裂技术结合了水力压裂技术和定向钻进技术二者的优势,是解决碎软低渗煤层瓦斯抽采难题的有效技术途径。在韩城矿区王峰煤矿3号煤层顶板粉砂岩... 韩城矿区碎软煤层发育,煤层透气性差,本煤层钻孔钻进困难,瓦斯抽采效果差。顶板梳状孔水力压裂技术结合了水力压裂技术和定向钻进技术二者的优势,是解决碎软低渗煤层瓦斯抽采难题的有效技术途径。在韩城矿区王峰煤矿3号煤层顶板粉砂岩中施工长钻孔并向煤层开分支,采用套管+封隔器座封的整体压裂方式进行水力压裂工程试验。钻孔总长度344 m,有效压裂长度284 m,累计注水量874.79 m3,最大泵注压力9.4 MPa。试验结束后对钻孔瓦斯抽采相关参数连续监测86 d,钻孔瓦斯抽采体积分数27%~51%,平均42.11%,钻孔瓦斯抽采纯量8.25~21.41 m3/min,平均17.02 m3/min,钻孔累计抽采瓦斯量约210万m3。与常规的穿层钻孔水力冲孔技术相比,该技术百米钻孔瓦斯抽采量提高了11.48倍,初步证明了该技术在碎软煤层瓦斯强化抽采领域的适用性。 展开更多
关键词 碎软煤层 顶板梳状孔 水力压裂 瓦斯强化抽采 韩城矿区
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芦岭煤矿碎软低渗煤层高效抽采技术 被引量：25
7
作者 李彬刚 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2017年第4期81-84,93,共5页
针对碎软煤层地面煤层气难以抽采,水平井钻进容易塌孔的问题,在借鉴页岩气和致密气开发先进技术的基础上,研究碎软低渗煤层顶板分段压裂水平井技术。通过优化煤层顶板水平井钻进、定向射孔和分段压裂等工艺流程,从地面抽采碎软煤层中的... 针对碎软煤层地面煤层气难以抽采,水平井钻进容易塌孔的问题,在借鉴页岩气和致密气开发先进技术的基础上,研究碎软低渗煤层顶板分段压裂水平井技术。通过优化煤层顶板水平井钻进、定向射孔和分段压裂等工艺流程,从地面抽采碎软煤层中的瓦斯气体。运用该技术在安徽淮北芦岭井田开展了LG01水平井组试验。试验结果表明:LG01水平试验井组日产气量超过1.0×10~4 m^3,与同一井田的压裂直井相比,相当于4口以上直井的产量,实现了碎软煤层从地面高效抽采煤层气的目的。 展开更多
关键词 碎软煤层 地面煤层气 煤层顶板水平井 定向射孔 分段压裂
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青龙煤矿碎软煤层顺层定向钻孔钻进试验研究 被引量：21
8
作者 李泉新 方俊 +1 位作者 褚志伟 刘飞 《工矿自动化》 北大核心 2018年第11期1-6,共6页
针对青龙煤矿碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、轨迹控制精度低及瓦斯抽采效果差等问题,在分析矿井瓦斯地质情况与预抽采方式现状基础上,介绍了采用空气复合定向钻进技术进行顺层定向钻孔施工的原理和关键技术,制定了钻场与钻孔设计、... 针对青龙煤矿碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔深度浅、轨迹控制精度低及瓦斯抽采效果差等问题,在分析矿井瓦斯地质情况与预抽采方式现状基础上,介绍了采用空气复合定向钻进技术进行顺层定向钻孔施工的原理和关键技术,制定了钻场与钻孔设计、钻进装备和钻具组合选套、钻进技术要求总结的整体试验方案,并在21608轨道巷迎头钻场进行了顺层钻孔空气复合定向钻进试验。试验结果表明,采用空气复合定向钻进技术可实现碎软煤层内顺层定向钻孔施工,完成7个主孔和2个主分支孔,总进尺为3 929m,最大孔深达406m,300m以上钻孔成孔率达88.9%;试验钻孔瓦斯抽采体积分数均超过68%,平均单孔瓦斯抽采纯量超过1m^3/min,最大单孔瓦斯抽采纯量超过2.55m^3/min,抽采纯量是常规钻孔的10倍以上,瓦斯抽采体积分数提高了50%左右,钻孔成孔与瓦斯抽采效果显著。 展开更多
关键词 煤矿安全 瓦斯抽采 碎软煤层 顺层定向钻孔 空气复合定向钻进
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碎软煤层瓦斯抽采钻孔孔壁稳定性分析 被引量：20
9
作者 刘建林 刘飞 +1 位作者 李泉新 方俊 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第8期189-193,共5页
针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔率低、钻孔深度浅的问题,建立钻孔失稳的力学模型,分析了孔壁失稳的力学机理。从煤体结构、地应力、瓦斯压力和钻进工艺等方面阐述了孔壁失稳的影响因素,指出了孔壁的失稳破坏模式。建立孔壁稳定性数值模... 针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔成孔率低、钻孔深度浅的问题,建立钻孔失稳的力学模型,分析了孔壁失稳的力学机理。从煤体结构、地应力、瓦斯压力和钻进工艺等方面阐述了孔壁失稳的影响因素,指出了孔壁的失稳破坏模式。建立孔壁稳定性数值模拟分析模型,采用HoekBrown准则对碎软煤层的力学参数进行估算,计算分析了钻孔孔壁周围的应力场和位移场,结果表明:碎软煤层钻孔承载力差,孔壁的破坏模式以剪切破坏为主,在孔底形成高应力递增区,容易诱发喷孔;处于破碎区的煤体首先向临空面方向产生位移,其上部位移量最大为4.3 mm,孔底位移量最大为3.1 mm。 展开更多
关键词 碎软煤层 孔壁稳定性 失稳 GSI 数值模拟 瓦斯抽采钻孔
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碎软煤层定向钻进技术研究与应用 被引量：18
10
作者 赵建国 李泉新 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2018年第7期119-122,共4页
针对碎软煤层定向钻孔深度浅、施工效率低、钻孔事故频发等问题,开发了基于无线随钻测量系统的复合定向钻进技术。介绍了钻进装备系统的典型组成,分析了泥浆脉冲无线随钻测量系统工作原理与特点。实施了碎软煤层定向钻进试验,完成本煤... 针对碎软煤层定向钻孔深度浅、施工效率低、钻孔事故频发等问题,开发了基于无线随钻测量系统的复合定向钻进技术。介绍了钻进装备系统的典型组成,分析了泥浆脉冲无线随钻测量系统工作原理与特点。实施了碎软煤层定向钻进试验,完成本煤层定向钻孔5个,最深孔深324 m。与常规滑动定向钻进技术相比,综合钻进效率提升50%以上,钻孔成孔率达到60%。表明该技术具有成孔率高,钻孔返渣效果好,综合钻进效率高等技术优势,可用于碎软煤层瓦斯抽采治理。 展开更多
关键词 碎软煤层 定向钻进 泥浆脉冲 随钻测量 三棱螺旋钻杆
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贵州青龙煤矿碎软煤层区域瓦斯递进式抽采技术 被引量：17
11
作者 梁道富 曹建明 +2 位作者 代茂 褚志伟 张垒 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2020年第5期48-52,共5页
针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔存在轨迹不可控、成孔深度浅和瓦斯抽采效果差的问题,分析了现有瓦斯抽采钻孔回转钻进技术瓶颈,集成了基于长距离顺层钻进技术和双动力复合排渣技术的压风定向钻进技术,在此基础上提出了利用压风定向钻进技术,... 针对碎软煤层瓦斯抽采钻孔存在轨迹不可控、成孔深度浅和瓦斯抽采效果差的问题,分析了现有瓦斯抽采钻孔回转钻进技术瓶颈,集成了基于长距离顺层钻进技术和双动力复合排渣技术的压风定向钻进技术,在此基础上提出了利用压风定向钻进技术,开展碎软煤层区域递进式瓦斯抽采技术。选取黔北煤田中部青龙煤矿21606运输巷道进行现场试验,在坚固性系数为0.37碎软煤层中,施工完成253个顺煤层压风定向钻孔,95%钻孔达到设计孔深,累计进尺超过3万m,单孔瓦斯抽采纯量是普通回转钻孔的10倍以上,单孔瓦斯抽采甲烷体积分数提高约50%以上。试验表明,采用压风定向钻进技术钻进碎软煤层钻孔轨迹可控,成孔率在95%以上,区域递进式瓦斯抽采技术具有无抽采盲区的显著优势,有效缓解了采掘接替紧张局面,提升了矿井瓦斯治理技术水平,为碎软煤层瓦斯治理提供了新的技术途径。 展开更多
关键词 碎软煤层 瓦斯抽采 区域递进 压风定向钻进 复合排渣
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煤矿井下长钻孔分段水力压裂技术研究进展及发展趋势 被引量：15
12
作者 孙四清 李文博 +10 位作者 张俭 陈冬冬 赵继展 郑凯歌 龙威成 王晨阳 贾秉义 杜天林 刘乐 杨欢 戴楠 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期1-15,共15页
“十三五”以来,围绕“我国煤矿井下煤层区域增透瓦斯高效抽采和坚硬顶板岩层弱化区域治理”两大难题,将定向长钻孔与分段压裂技术结合,通过技术攻关与装备研发及工程试验,在煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂技术和装备研发及工程示范应... “十三五”以来,围绕“我国煤矿井下煤层区域增透瓦斯高效抽采和坚硬顶板岩层弱化区域治理”两大难题,将定向长钻孔与分段压裂技术结合,通过技术攻关与装备研发及工程试验,在煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂技术和装备研发及工程示范应用等方面均取得了明显进展。主要表现在如下4个方面:(1)开发了适合于煤矿井下煤岩层裸眼定向长钻孔不动管柱和动管柱两种分段水力压裂工艺技术与工具,不动管柱分段压裂工程应用钻孔长度突破了500 m,单孔压裂实现了5段;动管柱分段压裂钻孔长度工程应用突破了800 m,单孔压裂实现了17段。(2)研发了煤矿井下低压端加砂压裂泵组和高压端加砂压裂装置,低压端加砂泵组压力达到了70 MPa,排量达到90 m^(3)/h,携砂比达到20%;高压端加砂压裂装备耐压能力达到55 MPa,一次连续加砂压裂的砂量达到750 kg;低压端和高压端加砂装备均在现场进行了工程应用,应用结果表明装备均具有较好携砂压裂能力。(3)建立了碎软煤层围岩分段压裂和硬煤顺层钻孔分段压裂区域增透瓦斯高效抽采技术模式,前者在山西阳泉矿区和陕西韩城矿区应用钻孔瓦斯抽采纯量均值分别达到了2811 m^(3)/d和1559 m^(3)/d,后者在陕西彬长矿区应用钻孔瓦斯抽采纯量达到了2491 m^(3)/d。(4)探索出了坚硬顶板强矿压煤矿井下定向长钻孔分段水力压裂主动超前区域弱化治理的新模式,工程应用钻孔长度突破了800 m,坚硬顶板分段水力压裂治理后,顶板来压步距、动载系数和最高压力值较未压裂区分别下降了18.9%~70.6%,5.8%~7.9%,13.7%~19.4%,有效治理了工作面坚硬顶板引起的强矿压灾害。随着煤矿井下分段水力压裂技术改进和煤矿智能开采发展的实际需要,提出了煤矿井下大排量高压力智能压裂泵组、井下长钻孔裸眼分段压裂智能工具等装备和煤矿井−地联合分段水力压� 展开更多
关键词 定向长钻孔 分段水力压裂 碎软煤层 瓦斯抽采 坚硬顶板 区域增透 区域弱化 煤矿井下
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空气螺杆钻具在碎软煤层定向钻进中的应用分析 被引量：15
13
作者 刘飞 方俊 +1 位作者 褚志伟 杨伟锋 《矿业研究与开发》 CAS 北大核心 2019年第8期129-132,共4页
空气螺杆钻具作为关键的欠平衡钻井工具在油气钻井中得到广泛应用。针对煤矿井下碎软煤层高效成孔的钻进难题,提出引入空气螺杆钻具破解碎软煤层定向钻孔施工难题。结合贵州省青龙煤矿实际生产需要,采用空气螺杆钻具施工完成7个主孔、2... 空气螺杆钻具作为关键的欠平衡钻井工具在油气钻井中得到广泛应用。针对煤矿井下碎软煤层高效成孔的钻进难题,提出引入空气螺杆钻具破解碎软煤层定向钻孔施工难题。结合贵州省青龙煤矿实际生产需要,采用空气螺杆钻具施工完成7个主孔、2个主分支孔,孔深300m以上,钻孔成孔率达到89%,累计进尺3929m,钻孔轨迹可控、煤层钻遇率高、钻进速度快、排渣效率高、孔口除尘效果好,单孔最大瓦斯抽采纯量为2.5m^3/min、浓度达到67.5%,单孔最大瓦斯抽采量达到3500m^3/d,取得了良好效果。研究结果可为煤矿碎软煤层瓦斯抽采与治理提供借鉴。 展开更多
关键词 空气螺杆钻具 碎软煤层 定向钻进 瓦斯抽采
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碎软煤层空气复合定向钻进工艺技术 被引量：15
14
作者 刘飞 梁道富 +1 位作者 刘建林 杨冬冬 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第7期116-119,共4页
针对碎软煤层钻孔施工存在的钻孔深度浅、成孔率低、瓦斯抽采效果差等问题,提出了基于空气螺杆马达施工的空气复合定向钻进工艺技术。从钻速、钻压和供风量等方面分析了空气复合定向钻进工艺参数对钻孔施工的影响。在贵州青龙煤矿开展... 针对碎软煤层钻孔施工存在的钻孔深度浅、成孔率低、瓦斯抽采效果差等问题,提出了基于空气螺杆马达施工的空气复合定向钻进工艺技术。从钻速、钻压和供风量等方面分析了空气复合定向钻进工艺参数对钻孔施工的影响。在贵州青龙煤矿开展现场试验,在16~#碎软煤层中共完成12个主孔、4个主分支孔施工,200 m以上钻孔成孔率达到94%,300 m以上钻孔成孔率达到75%,最大孔深406 m,并取得了显著的瓦斯抽采效果。 展开更多
关键词 碎软煤层 空气螺杆马达 定向钻进 钻进装备 瓦斯抽采
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碎软煤层顶板梳状长钻孔水力压裂区域瓦斯高效抽采模式 被引量：13
15
作者 陈冬冬 王建利 +1 位作者 贾秉义 席杰 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期29-36,共8页
瓦斯区域超前治理是实现煤矿安全、高效及智能化开采的重要保障,针对碎软煤层区域瓦斯高效抽采难题,以陕西韩城矿区3号煤层为研究对象,提出井下煤层顶板梳状长钻孔水力压裂区域瓦斯抽采模式。采用理论分析、数值模拟和现场试验等多手段... 瓦斯区域超前治理是实现煤矿安全、高效及智能化开采的重要保障,针对碎软煤层区域瓦斯高效抽采难题,以陕西韩城矿区3号煤层为研究对象,提出井下煤层顶板梳状长钻孔水力压裂区域瓦斯抽采模式。采用理论分析、数值模拟和现场试验等多手段相结合的方法,验证模式适用性,阐明紧邻煤层顶板梳状钻孔压裂裂缝延展规律、抽采机理和压裂曲线特征,进而建立适用于500 m孔深的集地质条件动态分析、分段水力压裂、封隔器遇阻解卡和压裂范围连续探查于一体的顶板梳状长钻孔裸眼分段水力压裂关键技术体系,实现煤层顶板梳状钻孔主孔轨迹距离煤层5 m左右、多段均匀压裂、压裂范围全孔监测和孔内事故高效处理。以此为基础,在韩城桑树坪二号井开展2孔次的工程实践:压裂主孔深度588 m、距3号煤层2 m左右,单孔压裂6段,压裂范围探查深度381 m、压裂影响半径20 m以上;压裂后,钻孔抽采瓦斯平均体积分数40%以上、瓦斯抽采量1 m3/min以上,抽采效果是常规钻孔的4倍,120 d瓦斯抽采有效半径可达9 m,实现了碎软煤层瓦斯区域高效抽采。并提出了适用于碎软煤层大区域瓦斯抽采以及高瓦斯压力碎软强突煤层远程区域抽采卸压等规模化应用技术思路。 展开更多
关键词 区域瓦斯超前抽采技术 水力压裂 顶板梳状长钻孔 碎软煤层 煤层增透
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水力化增透技术在碎软煤层瓦斯抽采中的应用研究 被引量：14
16
作者 王正帅 《煤炭工程》 北大核心 2021年第2期85-89,共5页
为了解决新疆地区碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采难度大的问题,将多种水力化增透措施应用于碎软突出煤层瓦斯抽采中。通过在新疆艾维尔沟矿区4号煤层开展了高压水力割缝和水力压裂试验,并从抽采浓度、纯流量、衰减及工期等方面做了比... 为了解决新疆地区碎软突出煤层透气性差、瓦斯抽采难度大的问题,将多种水力化增透措施应用于碎软突出煤层瓦斯抽采中。通过在新疆艾维尔沟矿区4号煤层开展了高压水力割缝和水力压裂试验,并从抽采浓度、纯流量、衰减及工期等方面做了比较分析。研究表明:水力割缝和水力压裂后抽采浓度和抽采纯流量均呈现出先升高、后衰减、最后平稳的形态;单孔平均浓度与普通密集抽采孔相比分别提高了7.7和5.7倍,单孔平均纯流量分别提高了3.4和2.1倍;返排期后,抽采纯流量呈指数函数规律快速衰减,且前者明显比后者衰减快。采取水力化增透措施后,钻孔工程量大幅减少、总工期大幅缩短。 展开更多
关键词 水力化增透 碎软煤层 瓦斯抽采 高压水力割缝 水力压裂
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碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术研究 被引量：10
17
作者 龙威成 孙四清 陈建 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第8期93-98,共6页
随着矿井采掘、钻探等技术的快速发展和矿井提能增效的需求日增,区域超前探测煤层瓦斯含量的需求越来越迫切。近年来研发的井下长钻孔高压水密闭取心瓦斯含量测定技术已应用于中硬煤层矿区,效果显著,但在碎软煤层中应用存在局限性。针... 随着矿井采掘、钻探等技术的快速发展和矿井提能增效的需求日增,区域超前探测煤层瓦斯含量的需求越来越迫切。近年来研发的井下长钻孔高压水密闭取心瓦斯含量测定技术已应用于中硬煤层矿区,效果显著,但在碎软煤层中应用存在局限性。针对采用现有定向钻孔高压水密闭取心技术进行碎软煤层取心时,存在煤心易冲散、孔壁易坍塌、喷孔、取心率低、安全风险大的问题,并结合矿井钻取含原始水分煤样的需求,提出采用“气体取心钻进+气体输送封堵球+高压水与气体联合密闭煤心”的双循环介质碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术工艺,研发了基于井下压风取样钻进的长距离干式密闭取心系统,以压风代替压水用于钻孔排渣、取心钻头冷却和封堵球输送;以风和水两种介质组合打压驱动密闭取心装置在孔内关闭。选取淮南矿区某矿同一区域的主采煤层进行试验,碎软煤层井下长距离定点密闭取心瓦斯含量测值为6.65~7.82 m^(3)/t,常规取心瓦斯含量测值为5.11~6.45 m^(3)/t。工程试验表明,碎软煤层井下长距离定点密闭取心技术为碎软煤层井下长距离测定瓦斯含量提供了一种新途径,实现碎软煤层井下精准定点、长距离瓦斯含量精确测定,可解决碎软煤层井下大区域探测瓦斯赋存信息需求,保障矿井安全高效生产。 展开更多
关键词 密闭取心 定点取心 碎软煤层 瓦斯含量 压风钻进
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碎软煤层空气泡沫复合定向钻进技术应用研究 被引量：11
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作者 刘建林 方俊 +1 位作者 褚志伟 杨伟锋 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2021年第5期278-285,共8页
针对碎软煤层空气定向钻进存在空气螺杆马达降温润滑,煤尘降尘处理和孔内煤层出水处置技术需求,在分析钻渣运移特性的基础上,通过集成稳定高效发泡、"机械+泡沫"复合排渣和"空气+泡沫"复合钻进等关键技术,配套定向... 针对碎软煤层空气定向钻进存在空气螺杆马达降温润滑,煤尘降尘处理和孔内煤层出水处置技术需求,在分析钻渣运移特性的基础上,通过集成稳定高效发泡、"机械+泡沫"复合排渣和"空气+泡沫"复合钻进等关键技术,配套定向钻机、泡沫发生灌注系统、空气螺杆马达、异形钻杆和随钻测量系统等关键装备,开发了碎软煤层空气泡沫复合定向钻进技术。在安徽省宿州市某矿开展了应用试验,在出水碎软煤层中顺利施工了主孔深度232m顺煤层定向钻孔,与应用空气定向钻进技术施工的2个钻孔相比,成孔深度分别提高了97%和105%,显著提高了顺煤层定向钻孔成孔深度,增强了碎软煤层瓦斯抽采效果,同时达到了降温润滑空气螺杆马达,降低孔口返出煤尘目的,可为碎软煤层定向钻孔施工提供一种新的技术途径。 展开更多
关键词 碎软煤层 泡沫 空气 排渣 复合钻进 定向钻进
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碎软煤层气动定向钻进技术在青龙煤矿的应用 被引量：9
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作者 孔庆军 褚志伟 《工矿自动化》 北大核心 2020年第10期14-18,37,共6页
针对现有碎软煤层回转钻进技术存在成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、钻进效率低和瓦斯抽采效果差等问题,提出采用气动定向钻进技术进行碎软煤层瓦斯抽采钻孔施工。气动定向钻进技术以井下防爆空气压缩机输出压风为钻进动力和排渣介质;利用... 针对现有碎软煤层回转钻进技术存在成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、钻进效率低和瓦斯抽采效果差等问题,提出采用气动定向钻进技术进行碎软煤层瓦斯抽采钻孔施工。气动定向钻进技术以井下防爆空气压缩机输出压风为钻进动力和排渣介质;利用有线随钻测量装置随钻获取钻孔轨迹参数;应用压风监控装置实时监测供风压力、温度和流量等参数,为孔内工况判断提供依据;应用压风除尘装置对孔口煤尘进行分级净化以实现煤尘高效处理。在兖矿贵州能化有限公司青龙煤矿21608运输巷南段钻场开展了现场试验,在普氏系数为0.37的碎软煤层中采用气动定向钻进技术施工定向钻孔,最大孔深为345m,单班平均有效进尺比普通回转钻孔提高了30%以上;单孔平均瓦斯抽采体积分数保持在70%左右,与普通回转钻孔相比提高了60%左右;钻场主管路平均瓦斯抽采体积分数为71.2%,平均瓦斯抽采纯量达4.0m3/min,累计抽采瓦斯11.5万m^3,有效覆盖了300m待掘巷道瓦斯抽采区域。气动定向钻进技术具有钻孔轨迹可控、成孔深度大、钻进效率高和瓦斯抽采效果好的优势,可应用于碎软煤层瓦斯区域抽采和采前预抽,为碎软煤层瓦斯治理提供了新的技术途径。 展开更多
关键词 煤炭开采 碎软煤层 瓦斯抽采 气动定向钻进 钻进装备
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基于梳状定向钻孔的碎软煤层瓦斯含量测定取样技术 被引量：7
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作者 柴建禄 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第6期96-100,107,共6页
针对碎软煤层瓦斯含量测定取样时存在的取样深度浅、取样位置不可精准测控、瓦斯气体损失量大等不足,提出了基于梳状定向钻孔的碎软薄煤层瓦斯含量测定取样方法,介绍了其技术原理、工艺流程和技术优势,研究选配了矿用密闭取心装置、定... 针对碎软煤层瓦斯含量测定取样时存在的取样深度浅、取样位置不可精准测控、瓦斯气体损失量大等不足,提出了基于梳状定向钻孔的碎软薄煤层瓦斯含量测定取样方法,介绍了其技术原理、工艺流程和技术优势,研究选配了矿用密闭取心装置、定向钻机、泥浆泵车等钻进与取样装备,开发了主孔双动力复合排渣定向钻进、探查分支孔随钻煤层探查、取样分支孔密闭取心等关键技术。在祁东煤矿94采区碎软煤层开展了现场试验,完成梳状定向钻孔2个,进行密闭取心3次,取样成功率67%,最大取样深度达484 m,查明了目标煤层赋存情况和瓦斯含量。 展开更多
关键词 碎软煤层 梳状定向钻孔 瓦斯含量 密闭取心 煤层探查
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