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煤矿井下碎软煤层空气复合定向钻进技术与装备

2023-12-11



本论文创新点


1.首次提出采用空气复合定向钻进技术进行碎软煤层顺层钻孔施工的新方法。

2.开发了由“复合稳斜+滑动造斜”联合的定向轨迹交互控制工艺、煤层顶板主动探查与侧钻开分支工艺、中压空气与异形定向钻具复合强排渣工艺组成的碎软煤层复合排渣定向钻进技术。

3.研制了矿用空气螺杆马达、压风监控系统、异形定向钻具和孔口除尘器等,形成了碎软煤层空气复合定向钻进装备。

题 目



煤矿井下碎软煤层空气复合定向钻进技术与装备

作 者



方俊,刘飞,李泉新,褚志伟

单 位


中煤科工西安研究院(集团)有限公司


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摘   要



针对碎软煤层瓦斯高效抽采与治理已成为制约煤矿安全高效生产的关键技术瓶颈问题,在分析碎软煤层顺层钻孔钻进关键技术难题的基础上,提出采用空气复合定向钻进技术与装备进行碎软煤层钻孔施工的技术方案,介绍了其技术原理与技术优势,开发了复合定向钻进技术、顺煤层长距离成孔技术和复合强排渣技术,选配了矿用空压机和孔口除尘器,研制了空气螺杆马达、空气流量与压力监控系统、配套钻具等钻进装备。在贵州省青龙煤矿开展了现场试验,在普氏系数为0.37的碎软突出煤层中,完成5个定向钻孔和2个定向主分支孔施工,最大孔深385m,总进尺3014m,最大单孔瓦斯抽采纯量超过1500m³/d,取得了碎软煤层定向钻孔成孔深度和瓦斯抽采效果的重大突破。空气复合定向钻进技术与装备可在工作面圈闭之前对碎软煤层瓦斯进行超前区域递进式抽采治理,掩护巷道掘进和工作面回采,具有钻孔施工周期短、成本低、瓦斯抽采效果好等显著优势,可对革新井下碎软煤层瓦斯治理模式、助力煤矿企业降本增效提供技术参考。









作者简介





    
方俊
博士 
副研究员

方俊,男,1985年9月22日生,湖北谷城人,博士,副研究员。现任中煤科工西安研究院(集团)有限公司科技创新研究院钻探新工艺技术研发团队团队长,兼任煤炭科学研究总院硕士生导师、《工矿自动化》青年专家学术委员会委员。




研究方向




煤矿区钻探技术装备、矿井地质保障与灾害防治技术研究

主要成果




先后主持和参与国家科技重大专项、国家重点研发计划、陕西省重点研发计划等各类科研项目近50项,作为技术骨干参与并取得以下创新性成果:研发了煤矿井下自动化地质导向钻进技术装备,初步实现定向钻孔自动化施工;研发了煤矿井下大功率定向钻进技术装备,为高瓦斯矿井大盘区瓦斯采前预抽提供了技术装备保障;开发了碎软煤层气动定向钻进技术、复杂煤岩层无线随钻复合排渣定向钻进技术,为复杂条件矿井精准瓦斯治理提供了新的技术途径;开发了顶板岩层高位定向钻孔大直径高效钻进技术,推动了以定向钻孔代替高抽巷的技术进步,相关成果推广应用广泛,经济和社会效益显著。先后获得省部级一等奖5项、二等奖4项、三等奖4项,中国煤炭科工集团一等奖2项、二等奖2项,中国专利优秀奖1项;主持制定行业标准1项、参与制定行业标准5项;申请发明专利85项,其中已授权51项;发表论文53篇,其中EI收录13篇;参编著作6部。


引用格式




方俊,刘飞,李泉新,等.煤矿井下碎软煤层空气复合定向钻进技术与装备[J].煤炭科学技术,2019,47(2):224-229.

FANG Jun, LIU Fei, LI Quanxin, et al. Air compound directional drilling technology and equipment for soft-fragmentized seam underground coal mine[J]. Coal Science and Technology, 2019,47(2):224-229.

END

设计排版:冯春晖

审       核常   琛

  责任编辑:宫在芹
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