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我国煤矿井下定向钻进技术与装备取得新突破顺

发布日期:2020-05-02 23:06

  日前,由中煤科工集团西安研究院承担的“十二五”国家科技重大专项课题“中硬煤层大功率定向钻进技术与装备(2011ZX05041-001)”近期在山西省晋煤集团寺河煤矿完成了现场工业性试验,成功钻成了主孔深度1881m的顺煤层定向超长钻孔,创造了煤矿井下顺煤层定向钻孔孔深新的世界纪录,标志着我国煤矿井下定向钻进技术装备获得重大突破。此前,澳大利亚VALLEY LONGWALL DRILLING公司开发的煤矿井下定向钻进技术装备创下了1761m的世界纪录,而我国具有自主知识产权的煤矿井下随钻测控千米定向钻进技术装备2011年在陕西彬长公司大佛寺矿钻成了深度1212m的顺煤层定向长钻孔,创造了当时国内煤矿井下近水平定向长钻孔孔深新纪录。

  煤矿井下随钻测量定向钻进技术可以实现钻孔轨迹的精确控制,保证钻孔轨迹在预定层位中的有效延伸,增大钻孔有效抽采距离,增加钻孔瓦斯抽采量进而提高瓦斯抽采率;另外定向钻进技术可进行多分支孔施工,施工的钻孔能均匀覆盖整个工作面,具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点,能显著提高煤层瓦斯治理效果,现已成为我国煤矿区瓦斯高效抽采的重要技术途径。同时,随着随钻测量定向钻进技术与装备的改进完善,其在煤矿井下的应用也越来越广泛,已推广应用于煤矿井下水害防治及工作面地质异常体探测等工程领域,均取得了较好的效果。然而,现有煤矿井下定向钻进采用的是连续滑动钻进方式,需要连续造斜,尚存在钻孔轨迹平滑性差、钻杆弯曲变形严重、孔壁与钻杆间的摩擦阻力大、成孔深度受限、钻进效率偏低等技术难题。

  中煤科工集团西安研究院依托“中硬煤层大功率定向钻进技术与装备”课题成功研制了国内首台最大扭矩12000Nm大功率定向钻机,是目前主流定向钻机最大扭矩的2倍;研发出了小体积、大排量、高泵压一体式泥浆泵车;成功解决了深孔随钻测量信号稳定传输技术难题,研发出了煤矿井下用泥浆脉冲无线随钻测量系统和地质导向随钻测量系统,实现了顺煤层定向长钻孔由“探着打”到“看着打”、随钻测量信号由“有线传输”到“无线传输”质的改变;钻进工艺技术实现了由连续滑动定向钻进到复合定向钻进的跨越。创纪录的定向超长钻孔主孔深度为1881m,总进尺2601m,施工周期为12天,平均日进尺210m以上,深孔钻进时效达到了较高的水平。目前,利用课题研究成果正在进行煤层顶板大直径高位定向长钻孔施工,将为进一步发挥该技术装备的潜在优势和拓展应用领域奠定基础。

  大功率定向钻进技术与装备的成功研发,极大地提高了井下定向超长钻孔、大直径定向长钻孔的施工能力,为中硬煤层瓦斯抽采提供了新的技术手段,有助于促进瓦斯抽采方式的革新和瓦斯防治水平的提升,对保障煤矿安全高效生产和加快瓦斯抽采利用将起到积极推动作用。

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