科技成果

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成果名称: 煤矿井下大功率定向钻进技术与装备

成果登记号: 9612016Y0155

第一完成单位: 中煤科工集团西安研究院有限公司

联 系 人: 刘柏根

成果类型: 应用技术

技术领域: 新能源与高效节能

应用行业: 采矿业

成果简介:

   煤矿井下钻探法是实现井下煤层气抽采和安全保障的主要技术手段之一。项目旨在开发满足煤矿井下煤岩层1500m深定向长钻孔钻进需要的随钻测量定向钻进技术与装备,实现煤层气超长工作面长距离抽采和区域抽采、水害超前区域防治和隐蔽致灾因素超前探查,保障煤矿井下安全高效采煤,实现煤矿区煤层气抽采的规模化、产业化。    项目属于煤矿安全和煤矿井下煤层气抽采领域。   该成果的技术原理是:以先进的泥浆脉冲无线随钻测量技术或有线随钻测量技术为依托对实钻钻孔轨迹进行实时测量,利用扭矩达到12000N﹒m的大功率全液压定向钻机在孔口提供工具面调整、回转和给进起拔动力,利用高泵压大泵量泥浆泵车提供冲孔和孔底螺杆钻具钻进动力,采用复合定向钻进工艺技术进行钻孔轨迹控制钻进,控制钻孔沿设计轨迹或设计层位延伸,提高成孔深度、成孔直径、成孔效率和成孔率,成孔用于区域递进式预抽瓦斯、抽采采动区及采空区瓦斯、治理矿井水害或探查隐蔽致灾因素。本成果的性能指标如下:   (1)大功率定向钻机:由钻车和泵车两部分组成,最大主轴输出扭矩12000N.m,给进起拔力250kN,主轴额定制动转矩2000N.m,额定转速50~150r/min,主轴倾角调整范围-10~20°,主轴通孔直径135mm,泵车额定压力12MPa,额定流量390L/min,适用于孔口动力头回转钻进、滑动定向钻进和复合定向钻进等三种施工工艺,可满足1500m以上的本煤层定向钻孔以及1200m以上的岩层定向钻孔的施工需要。   (2)防爆计算机及配套设备:额定工作电压交流127V,外形尺寸为411×348×112mm(长×宽×高),重量为38kg,内存大于1G,CPU处理能力不低于1GHz处理器,硬盘容量60G,显示屏为12吋彩色液晶显示器。   (3)基于防爆计算机供电的矿用有线随钻测量系统:最大传输距离1km;通讯信号峰值电流不大于30mA;数据传送方式RS232;防爆测量探管外径为Φ35mm,长度为532mm,重量小于4kg,工作时间不受限制。   (4)矿用泥浆脉冲无线随钻测量装置:信号传输距离≥1500m,倾角测量精度为±0.2°,方位角和工具面向角测量精度为±1.5°,适应泥浆排量为90~300L/min,工作时间不小于30d,最高承压≥12Mpa,泥浆信号强度≥0.1Mpa,探管长度≤3.2m,探管外径≤45mm。   (5)复合定向钻进工艺技术:煤层中提高钻进效率15%以上,岩层中提高钻进效率30%以上,显著提高排渣效果、降低钻孔事故发生概率,有利于实现深孔钻进,施工本煤层定向钻孔最大孔深达到1881m,120mm孔径钻孔可一次成孔,施工顶板高位大直径定向钻孔最大孔深为1026m,孔径为153mm,钻孔终孔轨迹与设计轨迹偏差控制在5‰以内。