“我国煤矿井下钻探技术与装备”专题_中国煤炭行业知识服务平台

“我国煤矿井下钻探技术与装备”专题

来源：《煤田地质与勘探》2020年第2期

煤矿井下钻探在煤矿区瓦斯(煤层气)抽采、水害防治和隐蔽致灾地质因素探查等领域发挥着巨大作用，对保障煤矿安全生产、增加清洁能源供给等具有重要意义。经过近几十年的发展，我国煤矿井下钻探技术与装备取得了长足的进步。但随着开采深度的增加，瓦斯突出矿井、冲击地压矿井的数量和危害程度显著增加，煤矿开采地质条件更加复杂。中煤科工集团西安研究院有限公司依托国家重大科技专项，有针对性地对适合我国煤矿复杂地质条件下的钻探技术与装备进行相关研究，取得了系列成果。为了促进煤矿井下钻探技术与装备的发展，专题通过报道行业最新的科研成果，有助于促进我国煤矿井下钻探技术与装备的科技进步，对煤矿安全高效生产和灾害治理具有重要的保障意义。

行业视野: 采矿
类别; 33个
关键词; 19位
专家; 7篇
论文; 5512IP
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我国煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备进展

作者(Author)：姚宁平, 王毅, 姚亚峰, 宋海涛, 王力, 彭涛, 孙新胜

摘要：针对我国煤矿井下碎软煤层、坚硬岩层、冲击地压地层、破碎带、水敏性地层等复杂地质条件下钻探技术需求和存在的问题，总结了碎软煤层本煤层钻进与筛管护孔、碎软煤层梳状钻孔定向钻进、复杂顶板高位钻孔定向钻进、全断面硬岩穿层钻进、冲击地压卸压钻进等技术与装备方面的研究和应用情况。提出了碎软煤层双管护孔定向钻进及碎软煤层旋转定向钻进技术与装备的研究思路，有助于提升碎软煤层钻进的钻孔深度、护孔筛管直径和钻进效率等，而碎软煤层定向钻进技术与配套装备的完善也将促进碎软煤层瓦斯抽采模式的变革。防冲防突钻孔机器人的研究是煤矿井下复杂地质条件下钻探技术与装备的发展趋势，可为无人化矿井建设奠定基础；除此之外，还应着力解决好局部复杂地层对钻进的影响，更好地促进智能化钻探技术装备的进步，为煤矿安全高效生产提供保障。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

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基于ATO模式的煤矿井下多变幅履带钻机模块化平台开发

作者(Author)：宋海涛, 姚宁平, 姚亚峰, 韩健, 彭涛

摘要：随着煤矿井下履带钻机客户定制化的不断普及，针对履带钻机产品种类及规格呈现精细化、多样化、复杂化等特点，成功开发了多变幅履带钻机模块化平台。分析了模块化平台研制过程中的4个关键环节：模块化平台的建设，模块化部件合理划分及开发，模块化部件的集成与开发，面向客户的模块化定制模式；提出了基于ATO 模式(订单装配模式)的多变幅履带钻机产品模块化定制流程。应用效果表明：多变幅履带钻机模块化平台的建立，产品研发周期缩短了75%，降低了新产品开发成本，提升了快速应对市场需求的能力，方便了产品升级、售后和生产组织管理。

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煤炭科学技术

2020年第02期

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煤矿井下钻机变幅机构的发展现状与展望

作者(Author)：姚亚峰, 姚宁平, 彭涛

摘要：钻机变幅机构用于调节钻孔的开孔参数，即方位角、倾角和高度。针对不同种类钻机变幅机构的结构差异性及煤矿井下钻孔的施工特点，总结了煤矿井下钻机变幅机构对开孔参数的调整要求，提出了煤矿井下钻机变幅机构的研究目标，即能够快速准确地调节钻孔开孔参数及保障钻机施工的稳定性。总结出煤矿井下钻机变幅机构具有外形尺寸小、参数调节范围较大、施工时需要稳固可靠、调节过程自动化程度高的总体特点。对目前煤矿井下钻机几种常见变幅机构的结构特点、辅助稳固方式、控制方法、适用范围及存在的优缺点进行分析，提出了煤矿井下钻机向钻孔机器人发展过程中变幅机构在结构和控制方法方面的研究方向，建议重点从关节自动锁紧装置开发、变幅机构结构适应自动加卸钻杆模式的需求、钻孔开孔参数智能调节、开孔参数与底盘调平及机身稳固的协调控制等方面开展研究工作。研究成果为煤矿井下钻机装备智能化提供了研究思路。

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煤炭科学技术

2020年第02期

632

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煤矿井下碎软煤层泡沫钻进技术及应用

作者(Author)：冀前辉, 董萌萌, 刘建林, 石磊

摘要：针对煤矿井下碎软煤层瓦斯抽采中风压空气钻进施工中排粉能力有限，易造成粉尘污染问题，提出采用煤矿井下泡沫灌注系统及宽翼螺旋钻杆进行高效泡沫钻进的技术方案。通过对钻孔环空间隙流场的数值模拟，研究宽翼螺旋钻杆结构对泡沫钻进高效排粉的影响，确定头数3、槽宽26 mm、螺距110 mm 为宽翼螺旋钻杆的优化结构参数。在淮北某矿3204工作面碎软煤层中进行了深度达195 m的本煤层钻孔试验，结果表明，相对于中风压空气钻进工艺，钻进回转阻力降低了42%~48%，表现出高效的排粉效果，可提高煤矿井下碎软煤层钻孔深度和成孔率。该工艺可为类似煤矿井下深钻孔施工提供借鉴。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

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井下定向钻进用小直径通缆水力振荡器的研制

作者(Author)：王力, 徐保龙, 王毅, 黄寒静, 贾明群, 马斌

摘要：针对煤矿井下定向钻进过程中由于托压效应引起的钻进摩阻大、钻进效率低、钻孔深度受限等问题，提出通过钻柱振动减阻的技术思路。采用理论分析和数值模拟进行激振力、激振频率等关键技术参数的设计，研制ø 89 mm小直径通缆水力振荡器。在室内测试碟簧和圆柱弹簧两种辅助复位原件结构的振荡器性能，并在淮南张集煤矿井下进行实钻试验。结果表明：碟簧式水力振荡器在300 L/min流量时，最大压降1.9 MPa、激振力8.11 kN、频率13 Hz，适合安装在近钻头位置辅助减阻；圆柱弹簧式水力振荡器频率在300 L/min流量时，模拟测试150 m通缆定向管柱最大变形量2.86 mm，最大复位力7.98 kN，频率11 Hz，适合安装在钻柱中间主要减阻；在张集矿井下–600 m疏水巷10号孔定向钻进产生明显托压时使用圆柱弹簧式水力振荡器，使平均钻压降低33%，钻效提高126%，显著降低钻进摩阻，提高定向钻进效率。研制的ø 89 mm小直径通缆水力振荡器为煤矿水平定向钻进中托压问题提供一种新的解决方法。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

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软煤气动螺杆钻具定向钻进技术与装备

作者(Author)：张杰, 王毅, 黄寒静

摘要：针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题，发明了气动螺杆钻具定向钻进技术，开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中，气动定向钻进工艺和完孔技术，解决了松软煤层顺层定向钻孔长距离安全成孔和可靠护孔难题。在淮南某矿进行试验，试验钻孔30个，最大孔深300 m，平均见煤率92.9%，并全孔段安设筛管；钻孔抽采瓦斯纯量32万m3，试验区域煤巷平均掘进效率9.3 m/d，实现覆盖区域煤层安全高效回采。该技术的成功研发探索出软煤横穿工作面递进式瓦斯治理新模式。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

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冲击地压煤层大直径卸压孔快速成孔关键技术

作者(Author)：魏宏超, 王毅, 王博

摘要：为了提高冲击地压矿井大直径卸压钻孔的成孔率和施工效率，通过对冲击地压矿井煤岩体应力特征、卸压孔孔壁扰动动力失稳特性及施工特点的分析，探讨了大直径卸压孔快速施工的关键点在于高效排渣、快速成孔提钻。采用具有1.25 m行程轨道、大通孔动力头的ZDY4000LR型钻机，优化了大直径卸压钻孔施工操作流程，形成了水介质螺旋宽翼片双动力排渣高效成孔工艺方法，并在河南义马矿区和陕西彬长矿区进行了现场试验。结果表明：该工艺技术能够安全、高效地施工大直径卸压钻孔，施工效率较大螺旋钻进技术提高了48.9%，成孔率可达到100%。研究成果对类似冲击地压矿区施工煤层卸压孔提供借鉴。

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煤田地质与勘探

2020年第02期

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