主办单位:煤炭科学研究总院出版传媒集团、中国煤炭学会学术期刊工作委员会

煤矿井下智能高效钻进技术与装备

来源:煤田地质与勘探

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采矿

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  • 作者(Author): 张迎接, 赵永哲, 杨 忠, 莫海涛

    摘要:钻孔轨迹设计是煤矿井下近水平定向技术顺利实施的前提。在近水平地层中,该类钻孔轨迹设计一般采用二维方法,而在倾斜地层中二维设计方法存在造斜段钻孔穿出目标层的问题。基于此,对定向钻孔穿过岩层的真厚度计算方法进行了研究,提出了利用地层单位法向量计算穿层厚度的方法,并编制了Excel计算数据表,用于指导近水平定向钻孔造斜段轨迹设计。通过淮南潘四东煤矿太原组灰岩近水平定向钻孔造斜段施工的实际应用,验证了该计算方法的可靠性,较好地指导了工程施工,对类似工程问题具有一定指导意义。
  • 作者(Author): 徐保龙, 姚宁平, 王 力, 曹 静, 豆旭谦

    摘要:为解决煤矿井下硬岩深孔滑动定向钻进过程中因钻柱托压效应引起的给进压力大、钻进效率低、钻孔深度受限等问题,提出了采用孔底水力加压方式提高钻头钻压的技术思路。通过借鉴石油钻井领域水力加压器结构并结合煤矿井下近水平孔钻进工况进行了孔底水力加压器结构设计,运用理论计算和数值模拟方法进行了水力参数设计。对样机进行了室内测试,测试结果表明采用Φ12 mm、Φ13 mm、Φ14 mm活塞水眼在流量200~450 L/min范围内输出轴向压力2~10 kN。在淮南张集矿进行了现场试验并总结出了一套孔底水力加压和水力辅助加压工艺,试验结果表明:滑动定向钻进方式下钻孔深度由464 m顺利延伸至578 m,深孔钻进时最大钻效由之前托压孔段的1 m/h以下提高至3 m/h以上,试验进尺内平均给进表压较托压孔段降低了23.8%、平均钻效提高了137%。
  • 作者(Author): 翁寅生, 邬 迪, 鲁飞飞, 王龙鹏

    摘要:为解决深部矿井冲击地压大、巷道高温高湿等危险条件对钻孔施工的影响,设计了一种钻机远程控制系统。该远控系统由钻机近端和远控端组成,两者之间采用CAN和光纤通信来实现数据和视频图像传输,钻机近端以车用PLC为控制核心实现数据采集和控制功能,以CoDeSys为工具开发底层程序。远控端以单片机和PC104为核心,实现远程指令的收发和显示,上位机扩展CAN接口,通过LabVIEW开发显示界面。实际应用结果表明:该远控系统实现了800 m远程控制,具备响应速度快、操作方便、可靠性高、人机交互友好等优点,为煤矿井下无人值守的自动化钻场提供了一种控制系统。
  • 作者(Author): 廖姜男, 姜 楠, 宋海涛, 董洪波, 马 斌

    摘要:为降低矿用钻机监测诊断系统开发成本,实现监测诊断系统的通用性和可移植性,简化操作流程,面向国内主流全液压钻机设计了一款嵌入式参数监测软件。软件以STM32F407微处理器为运行环境,利用C语言在Visual Studio 2013环境下开发完成。在emWin Simulation上完成GUI仿真测试后,将该软件安置在ZDY4000LR钻机上,并进行了软件功能验证实验。实验表明:该软件运行稳定可靠,可实时监测钻机参数;并具有数据存取功能;软件配置灵活,移植方便,成本可控;适用于不同型号、不同监测需求的全液压钻机。
  • 作者(Author): 方 鹏

    摘要:基于本煤层超长距离定向钻孔和顶板高位大直径定向钻孔施工对钻机的实际需求,以及复合定向钻进技术对于钻机的功能配套问题,提出了采用模块化方式对大功率定向钻机进行功能开发和设计的技术思路。针对大功率配套、大能力输出和产品紧凑布局设计存在的矛盾,对15 000 N∙m大功率定向钻机的总体布局设计、大能力回转器与托板分析、大开口夹持器设计、动力与液压系统设计、关键部件的模块化设计等关键技术进行研究,并对钻机进行了负载性能测试,验证了钻机的各项性能参数达到设计要求。钻机的设计可有效提高各类瓦斯抽采钻孔施工效率,对于煤矿的瓦斯综合治理和降本增效具有明显作用。

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