碎软煤层定向钻进成孔行业难题如何破解?中国煤科三家所属企业联合攻克!

  我国含碎软煤层矿井分布广泛,占比50%左右。中国煤科天地王坡3#煤层属于典型碎软煤层,具有强度低、遇水破碎、稳定性差等特点,近年来采用液动定向钻进技术先后开展了顺层定向钻孔、顶板梳状钻孔与底板梳状钻孔施工试验,试验中存在塌孔卡钻、成孔深度浅、钻进效率低等问题,制约矿井区域瓦斯高效治理。

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  为解决天地王坡碎软煤层区域瓦斯治理难题,为晋城地区乃至全国碎软煤层区域瓦斯治理起到示范作用,在中国煤科统筹安排下,由所属西安研究院、天地王坡、沈阳研究院联合组建“碎软煤层氮气排渣气动定向钻进团队”,针对矿井碎软煤层氮气排渣气动定向钻进技术进行专项研究。

  

image.png图为碎碎软煤层氮气排渣气动定向钻进成套装备集成

  

  团队制定了“碎软煤层氮气排渣气动定向钻进技术”方案,该技术基于气动定向钻进工艺、气动螺杆钻具开分支工艺、筛管护孔工艺等,通过在碎软煤层顺层定向高效钻进长钻孔,实现碎软煤层煤巷条带区域消突和工作面区域递进式瓦斯抽采。其中西安研究院负责气动定向钻进技术攻关与试验研究,天地王坡负责提出瓦斯治理技术需求和试验现场安全管理保障,沈阳研究院负责开发2.0MPa新型制氮配套装置。

  

  团队通过优化组合形成了碎软煤层氮气排渣气动定向钻进成套装备集成,包括:定向钻机、气动螺杆钻具、制氮机、电磁波随钻测量系统、除尘泵车等。开发形成了碎软煤层氮气排渣气动定向高效钻进技术,该项技术以高压制氮机提供氮气作为气源,驱动气动螺杆钻具工作实现定向钻进、排出煤渣,配套电磁波随钻测量系统实现轨迹精准测量与控制,实现碎软煤层气动定向钻进成孔。

  

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图为天地王坡井下气动定向钻进试验场景

  

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图为项目组员现场调试沈阳研究院高压制氮机

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