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主办单位：煤炭科学研究总院有限公司、中国煤炭学会学术期刊工作委员会
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煤矿区钻进技术与装备

来源：《煤炭科学技术》2018年第4期

报道了地面煤层气开发井、大直径救援孔等钻进技术装备新进展及工程实践；井下顶板岩层、中硬岩层、中硬煤层、松软突出煤层中不同用途的各类钻孔施工新技术。

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  • 工业造型设计在ZDY系列定向钻机中的应用研究

    作者(Author)： 姚克, 何玢洁, 方鹏, 孙保山, 邵俊杰, 张锐, 张占强

    摘要：为提高钻机产品的整体外观造型及产品操作舒适性,体现钻机"厚重稳定、实用简洁、美观精致"的整体造型风格定位,提高钻机安全性及易操作性方面的用户体验,将工业造型设计引入钻机产品的设计流程,以钻机形态、涂装和表面材质设计为切入点分别进行研究,实现钻机整体外观的形式美、内部功能结构的合理性及人机环境协调性的高度融合,以ZDY系列定向钻机为例,详细介绍了工业造型设计在该类型新产品开发中的具体应用与研究,通过多款钻机的生产应用表明,工业造型设计对提高钻机产品的整体外观造型和产品操作舒适性方面有着非常重要的作用。
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    煤炭科学技术
    2018年第04期
    691
    561
  • 软硬复合煤层高效钻进装备研制及应用

    作者(Author)： 姚亚峰, 张杰, 韩健, 侯红

    摘要：针对软硬复合煤层顺层孔瓦斯治理中存在抽采钻孔孔深浅、成孔率低等问题,开发了一套具备大转矩和高转速远程调节的煤矿井下大功率钻机及其配套机具,介绍了新型钻机的总体结构布局、主要性能参数、液压系统等,阐述了钻机重要部件如回转器、变幅机构、给进装置等特点、功能,以及配套钻进工艺及方法,并通过在山西晋城无烟煤矿业集团长平矿的现场工业性试验,验证了该套装备在软硬复合煤层复杂地层条件下的整体性能,结果表明:利用该装备可显著提高瓦斯抽采钻孔成孔率、钻孔最大孔深、钻进效率、平均孔深、月均进尺等。
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    煤炭科学技术
    2018年第04期
    892
    642
  • 煤矿硬岩钻进高压水锤冲击系统动态特性研究

    作者(Author)： 史春宝, 陈泽平

    摘要：为获得高压水锤冲击系统动态特性曲线,对高压水锤结构和冲击系统运动过程进行了详细分析。根据功率键合理论,构建了基于AMESim的冲击系统试验仿真模型,获得了活塞和配流阀阀芯的位移、速度、加速度等动态特性曲线。同时以冲击压力、冲击流量、活塞质量为因变量,分别对冲击末速度、冲击频率、冲击能等冲击性能参数的影响规律进行研究。研究结果表明:冲击性能参数随冲击压力呈线性关系增加;冲击性能参数随冲击流量增加而增加,趋势为先快后缓慢;活塞质量在很大程度上对冲击性能参数的输出能力起到决定性作用。
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    煤炭科学技术
    2018年第04期
    608
    515
  • 大斜度定向井钻井设计优化及应用实践

    作者(Author)： 吴德山, 董振国, 崔春兰

    摘要：大斜度定向井技术具有可以钻穿更长的页岩气储层段、较大范围地探明和控制含气面积、大幅提高单井产气量等优点。在前期直井预探井工作的基础上,通过对井身结构、井眼轨迹、钻具组合、钻柱力学、钻井液、固井等技术的优化设计,优选出符合高陡构造区页岩气勘探的大斜度定向井钻井工程设计方案,建立了工区的地层压力剖面和钻头选型方案,在直井段采用防斜打直、造斜段开展复合钻井、目的层段引用旋转导向钻井、油基钻井液等技术,成功地钻成2口页岩气大斜度定向井,缩短钻井周期,提高钻井效率,实现了优快钻井,主力页岩储层钻遇率100%,形成一套页岩气高效开发的钻井技术体系,可为今后其他地区页岩气、煤层气的勘探开发提供借鉴。
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    煤炭科学技术
    2018年第04期
    636
    696
  • 长平矿软硬复合煤体高效钻进技术研究

    作者(Author)： 余孝民, 张杰, 都海龙

    摘要：为解决长平矿煤层钻进成孔深度较浅的问题,进行了软硬复合煤体高效钻进技术研究。结合软硬复合煤层特点,提出运用中高速宽叶片高螺旋复合钻进技术进行钻孔施工的工艺。在研究螺旋钻具排渣机理的基础上,设计制造了Φ110/63.5 mm螺旋钻杆+Φ120 mm三翼合金钻头和Φ95/60.3 mm螺旋钻杆+Φ110 mm三翼刮刀PDC钻头2种不同的钻具组合;改进了ZDY6000LR钻机的高转速动力头;使用ZDY3000LG、ZDY6000LR钻机与设计制造的钻具组合进行钻孔施工,完成3期现场工业性试验,形成了以中高转速螺旋机械排渣为主、风力排粉为辅的螺旋复合钻进技术,使得长平矿孔深大于150 m的煤层钻孔达到了52%,进一步提高了长平矿软硬复合煤体顺层钻孔效率。
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    煤炭科学技术
    2018年第04期
    649
    596
  • 履带式中深孔定向钻进装备设计关键技术研究

    作者(Author)： 方鹏, 姚克, 邵俊杰, 张锐

    摘要：基于煤矿井下中深定向钻孔施工对钻进装备窄体紧凑布局设计的需求,提出了采用分体式布局设计的履带式中深孔定向钻进装备的设计思路。结合狭窄巷道定向钻进施工条件和现有定向钻机应用中存在的不足,介绍了中深孔用定向钻进装备设计中的关键技术,包括整体布局、关键结构、液压系统和泥浆泵单元的具体设计思路。现场试验结果表明:履带式中深孔定向钻进装备的各项性能指标符合设计要求,分体式窄体布局设计显著提升了装备搬迁运输的灵活性,有效减轻了工人劳动强度,提高了中深孔定向钻进施工效率,增收节支效果明显。
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    煤炭科学技术
    2018年第04期
    661
    531
  • 大直径超前定向对穿钻孔负压除尘技术研究与应用

    作者(Author)： 张杰, 王毅, 石浩

    摘要：针对煤矿井下巷道掘进过程中粉尘污染大、瓦斯易超限等问题,研究采用煤矿井下定向钻进技术,在预掘巷道空间范围内施工大直径超前对穿钻孔,全程下入大口径PVC筛管,接入负压抽放管路,在巷道掘进过程中通过负压抽排粉尘及瓦斯。在淮北朱仙庄矿岩巷掘进过程中结合水射流、喷雾措施,降尘效率最大可达到97.2%,是传统降尘措施的3.33倍;在芦岭矿煤巷掘进过程累计抽采瓦斯纯量22.1万m~3。应用结果表明,大直径超前定向对穿钻孔在降尘、除瓦斯等方面效果明显,对煤矿安全生产、改善作业环境、提高施工效率等方面具有重要意义。
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    煤炭科学技术
    2018年第04期
    826
    624
  • 顶板高位大直径定向钻孔扩孔新技术探索

    作者(Author)： 赵建国, 刘建林, 董昌乐, 王四一

    摘要：针对顶板高位大直径定向钻孔施工过程中暴露的扩孔钻进效率低、钻具工作寿命短等问题,提出扭力冲击旋转扩孔技术与反向回拉扩孔技术。在分析现有扭力冲击器产品用于煤矿井下扩孔钻进可行性与反向回拉扩孔技术难点的基础上,完成了扭力冲击器的遴选与改造,研制了216/110 mm型反向回拉式扩孔器,实施了工艺探索试验。试验结果表明:扭力冲击器对于提升顶板高位定向钻孔扩孔效率效果显著,较常规扩孔技术机械钻速提升65%。研制的反向回拉扩孔器工作原理可行,动作可靠,保证回拉扩孔钻进效率的同时,改善扩孔钻具受力工况,对于提升扩孔钻具工作寿命具有积极意义。
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