超长钻孔瓦斯抽采工艺研究

论文摘要

近几年,我国煤矿瓦斯突出和爆炸事故频发,如何有效治理瓦斯成为我国政府和煤炭企业实现安全、合理、高效开采的重大技术难题。其中,瓦斯抽采是被世界公认的解决煤矿瓦斯突出和爆炸的有效途径,是实现煤与瓦斯突出煤层安全开采的关键。如今,随着千米钻机装备和随钻测量仪器在我国煤矿井下的逐步推广和应用,已经局部实现钻孔深度达600～1000m,甚至1000m以上的超长钻孔,为大幅度的提高瓦斯抽采量和抽采效率,显著提高瓦斯抽采效果奠定了基础。煤矿井下超长钻孔瓦斯抽采的核心技术是水平定向钻进技术(Horizontal Directional drilling,简称HDD)。目前,该技术在我国煤矿的应用还不成熟,尚处于摸索和试验阶段。本论文以晋煤集团寺河煤矿为试验基地,针对目前该矿在超长钻孔瓦斯抽采施工中出现的各种问题,通过资料搜集、现场调查、理论分析、现场试验相结合的方法,对超长钻孔瓦斯抽采工艺中涉及到的水平定向施工技术、钻孔轨迹测量技术、施工设备及仪器、成孔工艺和钻进工艺参数进行分析和研究,并进一步分析和总结了防止在超长钻孔施工中发生塌孔、堵孔、卡钻等事故的相关技术和经验,同时结合晋煤集团寺河煤矿采用ZDY6000L(A)型千米钻机在东一盘区北翼集中大巷进行的超长钻孔瓦斯抽采施工情况,具体阐述了超长钻孔瓦斯抽采的现场施工工艺、钻孔参数处理以及钻孔轨迹图的绘制过程,并根据瓦斯抽采数据,对瓦斯抽采效果进行了客观评价。

论文目录

• 致谢
• 摘要
• Abstract
• 1 绪论
• 1.1 研究背景
• 1.2 国内外技术发展概况
• 1.2.1 国外煤矿井下水平定向钻进技术的发展现状
• 1.2.2 国内煤矿井下水平定向钻进技术的发展现状
• 1.3 研究目的和内容
• 2 研究方案的制定
• 2.1 试验地点
• 2.1.1 煤层地质条件
• 2.1.2 瓦斯赋存条件
• 2.1.3 瓦斯抽采存在的问题
• 2.2 超长钻孔瓦斯抽采方法的选择
• 2.3 研究方案的确定
• 3 超长钻孔瓦斯抽采工艺研究
• 3.1 水平定向施工技术研究
• 3.1.1 钻具的工作状态
• 3.1.2 钻孔弯曲的影响因素
• 3.1.3 钻孔弯曲的条件
• 3.1.4 孔底钻具作用力概述
• 3.1.5 孔底钻头及造斜段钻具受力与变形分析
• 3.1.6 钻具定向性能研究
• 3.2 钻孔轨迹测量技术研究
• 3.2.1 随钻测量技术
• 3.2.2 钻孔轨迹测量理论
• 3.2.3 测量数据的处理
• 3.3 施工设备及仪器的选用
• 3.3.1 钻机
• 3.3.2 随钻测量仪器
• 3.3.3 钻头选取
• 3.3.4 冲洗液选取
• 3.4 成孔工艺研究
• 3.4.1 钻场的选择
• 3.4.2 开孔参数的确定
• 3.4.3 开口孔固孔
• 3.4.4 保直钻进
• 3.4.5 造斜钻进
• 3.4.6 导向扩孔
• 3.5 钻进工艺参数研究
• 3.5.1 钻压对钻速的影响
• 3.5.2 转速对钻速的影响
• 3.5.3 钻头磨损对钻速的影响
• 3.5.4 冲洗液对钻速的影响
• 4. 超长钻孔常见事故的分析与研究
• 4.1 问题的提出
• 4.2 安全措施的制定
• 4.3 超长钻孔常见事故及原因分析
• 4.4 超长钻孔常见事故处理技术研究
• 4.4.1 调整钻进工艺参数
• 4.4.2 改进施工钻具
• 4.4.3 采用特殊装置
• 5 超长钻孔瓦斯抽采现场施工概况
• 5.1 超长钻孔钻场布置
• 5.2 施工设备及仪器
• 5.2.1 钻机
• 5.2.2 钻具
• 5.2.3 随钻测量系统
• 5.3 钻孔施工状况
• 5.4 钻孔轨迹参数处理
• 5.5 瓦斯抽采效果分析
• 结论
• 展望
• 参考文献
• 作者简历
• 学位论文数据集