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矿山巷道救援生命保障孔轨迹设计与控制方法 被引量：5
1
作者 周兢 刘永升 +3 位作者 豆子钧 阴慧胜 张彪 陈国强 《中国安全科学学报》 CAS CSCD 北大核心 2022年第3期84-89,共6页
为解决矿山巷道应急钻探救援过程中生命保障孔实钻轨迹中靶问题,运用解析几何方法对连通轨迹和巷道进行设计建模,并开展生命保障孔轨迹设计与控制方法研究。首先,综合考虑井口与连通点之间的相对位置,确定生命保障孔轨迹的设计类型,并... 为解决矿山巷道应急钻探救援过程中生命保障孔实钻轨迹中靶问题,运用解析几何方法对连通轨迹和巷道进行设计建模,并开展生命保障孔轨迹设计与控制方法研究。首先,综合考虑井口与连通点之间的相对位置,确定生命保障孔轨迹的设计类型,并给出矢量求解的轨迹计算方法;其次,针对钻探救援目标位置不确定和轨道控制要求高的特点,优选出“增-稳-增”设计剖面,并提出分段轨迹连通设计方法;然后,以缩小救援目标位置的不确定性为目标,提出点到面的轨迹连通方法及二次连通的轨迹控制模型;最后,结合井眼设计资料及实钻数据,以实例验证所建模型。结果表明:该设计计算方法可避免繁琐的试算和校核,同时减少连通轨迹长度的6.7%;所提轨迹控制方法可克服传统钻探救援技术频繁进行扭方位操作造成的弊端。 展开更多
关键词 矿山巷道 救援目标 生命保障孔 轨迹设计 轨迹控制 二次连通
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矿山灾害应急救援通道快速安全构建技术与装备 被引量：37
2
作者 田宏亮 张阳 +2 位作者 郝世俊 凡东 常江华 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期29-33,共5页
为解决矿山灾害救援通道快速、安全构建钻进技术难题,突破国产装备研制瓶颈,研究复杂地层快速破岩成孔机理及复杂地层快速、精准钻进技术,开发高频冲击条件下钻进信息传输技术,形成地面小直径生命保障孔快速钻进及精准定向技术;开发大... 为解决矿山灾害救援通道快速、安全构建钻进技术难题,突破国产装备研制瓶颈,研究复杂地层快速破岩成孔机理及复杂地层快速、精准钻进技术,开发高频冲击条件下钻进信息传输技术,形成地面小直径生命保障孔快速钻进及精准定向技术;开发大直径组合动力反循环钻进高效破岩排渣及安全透巷技术,形成地面大直径救援井高效、精准、安全钻进技术;研究车载钻机控制理论,研制救援车载钻机,钻机最大转矩50 000 N·m,最大提升力1 200 kN,研制安全快速提升装备。通过小直径生命保障孔快速精准钻进技术研究-大直径救援井高效安全钻进技术及装备开发-地面提升救援技术装备研发,形成地面救援通道构建及救援提升技术与装备集成,为矿山灾害应急救援提供技术与装备支撑。 展开更多
关键词 矿山灾害 应急救援 生命保障孔 大直径救援井 救援钻机
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矿山灾害生命保障救援通道快速安全构建关键技术与装备 被引量：10
3
作者 田宏亮 邹祖杰 +5 位作者 郝世俊 曹明 周光华 黄勇 顾海荣 王雷 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期1-13,共13页
矿山发生重大灾害事故导致井筒、巷道破坏,人员被困井下时,通过安全、高效地构建救援通道是最有效的救援方式。救援通道包括井下、地面2种形式,井下具备施工条件时,构建穿过坍塌段的大直径救援通道,是最直接的方式;井下不具备施工条件... 矿山发生重大灾害事故导致井筒、巷道破坏,人员被困井下时,通过安全、高效地构建救援通道是最有效的救援方式。救援通道包括井下、地面2种形式,井下具备施工条件时,构建穿过坍塌段的大直径救援通道,是最直接的方式;井下不具备施工条件或易发生次生灾害时,则需先在地面快速、精准钻进小直径搜救孔,确定井下被困人员位置及身体状况,并及时输送给养,再构建大直径救援井,采用专用救援提升装备保障被困人员升井脱困。研究涵盖机械工程、钻井工程、电气工程、软件工程、流体力学、岩土力学、动力学、先进控制技术等多学科多领域,将理论分析、数值模拟、实验研究、型式试验、工程示范相结合,以“救援通道构建装备研制—生命保障通道构建技术开发—大直径救援通道构建技术开发—地面提升救援装备开发—技术与装备集成及工程试验”为主线,开发钻孔救援关键技术与装备。研制了3套应急救援集成装备,ZMK5550TZJF50/120型救援车载钻机最大提升力1200 kN、最大转矩50000 N·m,开发了钻机与配套机具的一体化集中控制系统,单根起下钻效率小于3 min/根;XZJ5240JQZ30型救援提升车开发了多传感器信息融合的通信监测控制系统,提升系统最大救援深度848 m;ZDG1500型井下大直径顶管机直径1630 mm,最大顶推力8541.2 kN。开发了复杂地层生命保障孔快速、精准钻进技术,地面大直径救援井精准、安全、高效钻进及透巷技术,井下大断面救援通道顶管快速施工技术3项矿山应急救援通道构建技术。在宁夏宁煤梅花井矿开展了国内首次生命保障孔及大直径救援井施工、救援提升的集成研究和工程示范,完成井径215.9 mm、井深670.5 m生命保障孔,用时46.83 h,井底水平位移偏移0.27 m,满足72 h黄金救援时间内成孔要求;完成井径830 mm、井深654.1 m救援井,井底水平位移0.19 m,介 展开更多
关键词 矿山灾害 应急救援 生命保障孔 大直径救援井 救援车载钻机 提升装备 救援顶管机
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矿山灾害应急救援生命保障孔钻井工艺研究 被引量：6
4
作者 周兢 《钻探工程》 2022年第1期128-134,共7页
近年来国内外开展的救援钻孔实践推动了矿山和地下工程应急救援技术的发展,探索出的“小直径生命保障孔+大直径救生孔”模式是进行矿山和地下工程灾害救援的一种有效途径。本文以矿山灾害救援地面生命保障孔钻井工艺为主线,分析了小直... 近年来国内外开展的救援钻孔实践推动了矿山和地下工程应急救援技术的发展,探索出的“小直径生命保障孔+大直径救生孔”模式是进行矿山和地下工程灾害救援的一种有效途径。本文以矿山灾害救援地面生命保障孔钻井工艺为主线,分析了小直径生命保障孔井身结构设计和套管选用方法;分别介绍了泥浆正循环钻进工艺和空气潜孔锤正循环钻进工艺,并以山东栖霞笏山金矿生命救援孔钻进实例分析了当前生命保障孔钻井工艺难点。依据轨迹设计理论,针对笏山金矿救援3号生命保障孔出现的偏斜问题,创新提出了超短距离螺旋纠偏技术,并取得了良好的应用效果,为后续生命保障孔施工积累了宝贵经验。 展开更多
关键词 矿山灾害 应急救援 生命保障孔 轨迹控制 钻进
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矿山救援地面生命保障孔高效成孔关键技术 被引量：4
5
作者 张彪 康玉国 +6 位作者 黄勇 张明 周光 任英举 刘建林 高科 赵研 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期14-23,共10页
地面生命保障孔作为井下被困人员的保障通道,是矿山事故造成人员被困井下时重要的地面应急救援方案之一,面对救援区易坍塌、易漏失、涌水大、易斜地层等复杂条件,单一成孔工艺存在地层适应性匹配差、综合钻进效率低、透巷难度大等问题,... 地面生命保障孔作为井下被困人员的保障通道,是矿山事故造成人员被困井下时重要的地面应急救援方案之一,面对救援区易坍塌、易漏失、涌水大、易斜地层等复杂条件,单一成孔工艺存在地层适应性匹配差、综合钻进效率低、透巷难度大等问题,无法满足救援要求。为形成生命保障孔高效成孔工艺技术体系,提高应急救援响应速度,从解决钻效低、透巷难等科学问题和关键技术入手,快速安全钻进和精准透巷是高效成孔的两个核心任务:围绕快速安全钻进,针对深厚覆盖层、复杂基岩层,开展高压射流、空气潜孔锤跟管、复合钻进、空气潜孔锤、双钻头自平衡等钻进工艺研究,形成了深厚覆盖层安全高效钻进、基岩层复合“一趟钻”提速增效、基岩层空气潜孔锤“一趟钻”提速增效等安全快速钻进技术组合;围绕精准透巷,依据不同钻进工艺孔身轨迹控制机理,阐述了复合钻进轨迹监测控制与空气钻进轨迹监测关键技术方法,针对应急救援现场大偏移井无法透巷难题,提出了超短距离螺旋纠偏技术。成果应用于宁夏梅花井矿生命保障孔工程试验,钻孔深度670.50 m,成孔孔径215.9 mm,用时46.83 h,平均钻速14.32 m/h,孔底水平偏移0.27 m,从开钻至下套管高效成孔总用时55 h,证明该工艺技术体系能确保生命保障孔在72 h黄金救援时间内高效成孔,为地面应急救援钻孔的施工提供技术支持。 展开更多
关键词 生命保障孔 应急救援 快速安全钻进 轨迹控制 精准透巷
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矿山灾害应急救援生命保障孔钻井工艺研究 被引量：2
6
作者 朱泽斌 《化工管理》 2023年第3期118-121,共4页
现阶段,救援钻孔在国内外开展实践,促进了地下工程和矿山应急救援技术的开展。地下工程和矿山灾害救援的有效途径,是探索的“大直径救生孔和小直径救生孔”模式。在地下工程和煤矿开采建设过程中,造成地面塌陷基本是由井下透水、爆炸、... 现阶段,救援钻孔在国内外开展实践,促进了地下工程和矿山应急救援技术的开展。地下工程和矿山灾害救援的有效途径,是探索的“大直径救生孔和小直径救生孔”模式。在地下工程和煤矿开采建设过程中,造成地面塌陷基本是由井下透水、爆炸、顶板灾害等,使井下工人容易被困。事故发生后,救援成功的重要因素是及时打开救援通道,提供必要的心理支持和物资。过去,地面或地下直接大直径钻孔的方法,一般在矿山事故和地下工程的救援过程中采用。由于钻井效率低、破岩断面大、施工时间长,耽误了宝贵的救援时间,往往会在隧道成功贯通时经常有人死亡。目前,迫切需要一种新的救援理念,因为传统的救援方法已经不能满足当前的救援要求,为大大降低事故人员的伤亡率。文章基于矿山灾害救援地面生命孔钻井技术,分别介绍了空气潜孔锤正循环钻井工艺和泥浆正循环钻井技术,分析了套管选择方法和小直径生命孔的结构设计,并以某城市金矿生命救援钻孔为例,根据轨迹设计理论,分析了目前生命保障钻孔技术的难点。针对该金矿救援3号生命保障孔的偏斜问题,超短距离螺旋矫正技术被创新性地提出,为后续生命保障孔施工积累了宝贵经验,取得了良好的应用效果。 展开更多
关键词 矿山灾害 应急救援 生命保障孔 钻井工艺
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地面救援车载钻机的研制 被引量：1
7
作者 凡东 邹祖杰 +3 位作者 王瑞泽 鲁飞飞 刘祺 王贺剑 《煤田地质与勘探》 CAS CSCD 北大核心 2022年第11期35-44,共10页
矿山发生事故导致人员被困井下时,通过地面钻孔进行救援是一种有效的手段。救援车载钻机可适应多种钻进工艺,具有地层适应性广、机动性高、事故处理能力强等优点,是矿山事故救援的理想机型。鉴于国产车载钻机在生命保障孔及大直径救援... 矿山发生事故导致人员被困井下时,通过地面钻孔进行救援是一种有效的手段。救援车载钻机可适应多种钻进工艺,具有地层适应性广、机动性高、事故处理能力强等优点,是矿山事故救援的理想机型。鉴于国产车载钻机在生命保障孔及大直径救援井施工中存在的不足,研制了ZMK5550TZJF50/120型车载钻机,开发了适应多种工艺的大能力动力头,采用大通孔主轴、大通径冲管、气举反循环气管安设接口等设计,转速转矩调节范围宽,可满足多种钻进工艺,实测最大转矩51350 N·m,具备施工大直径钻孔和处理事故能力;设计了油缸-钢丝绳伸缩式桅杆给进装置,实现长工作行程14 m,短运输尺寸13.6 m,实测最大起拔力1205 kN,具备孔内事故强力解卡的能力。将动力及电液控制系统集成至动力泵站,为车载钻机、钻杆输送系统、井口平台提供动力源和控制源,分体式布局解决了钻进能力提升与整机质量尺寸间的矛盾,满足道路运输要求,能充分发挥钻机的高机动性。为提高起下钻效率、机械化程度,减少工人数量并降低劳动强度,研制了钻具自动加卸系统,通过HG2-01型换杆装置、液压提引装置、自动拧卸装置协同作业,实现起下钻具效率小于3 min/根。钻机在宁夏梅花井矿完成了直径830 mm、深度624.1 m救援井的施工,平均机械钻速3.1 m/h,透巷井深654.1 m,具备600 m深度的钻孔救援能力,为我国矿山灾害救援提供了装备保障。 展开更多
关键词 车载钻机 钻孔救援 生命保障孔 大直径救援井 大能力动力头 钻杆处理系统
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梅花井矿地面生命保障孔工程试验关键技术及应用 被引量：1
8
作者 康玉国 张彪 张明 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2022年第6期113-120,共8页
针对地面生命保障孔钻进效率低、中靶精度差等问题,选择梅花井矿为快速精准钻进技术工程试验地点,通过矿区地质条件分析、复杂地层与钻工工艺适应性分析、钻井工艺优选等研究,确定施工工艺为复合钻井;分别从井身结构、PDC钻头、钻具组... 针对地面生命保障孔钻进效率低、中靶精度差等问题,选择梅花井矿为快速精准钻进技术工程试验地点,通过矿区地质条件分析、复杂地层与钻工工艺适应性分析、钻井工艺优选等研究,确定施工工艺为复合钻井;分别从井身结构、PDC钻头、钻具组合、钻进参数、轨迹控制5个方面进行优化设计,形成了以液压车载钻机和大排量泥浆泵为关键设备,以优化PDC钻头、增加液动单弯螺杆钻具、使用无线随钻仪(MWD)为关键钻具组合方式的大倾角-中软-涌水复杂地层快速精准钻进技术。现场试验表明:生命保障孔钻达井深670.5 m,用时46.83 h,完钻平均钻速14.32 m/h,井底水平位移0.27 m,满足600 m深钻孔72 h黄金救援时间内成孔要求,具有重要的矿山应急救援示范意义。 展开更多
关键词 生命保障孔 复合钻井 快速精准钻进 钻井工艺 矿山应急救援
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