打钻常用知识.doc

1 -各矿：根据目前实际掘进工作需要，公司掘进领导安排公司打钻队专业打钻技术人员提供了简单、扼要的打钻常识，现放于网盘上各矿掘进科看到后通知本矿掘进副总认真学习钻孔施工工艺及钻孔选型一、钻孔地质情况调查：根据钻孔用途和目的，调查钻孔穿过岩石、煤层的地质结构，包括硬度，研磨性，可钻性，标志层情况，岩层柱状，岩石坡度，倾角，煤层瓦斯含量，瓦斯压力，必须的终孔直径钻进瓦斯抽放钻孔时，还必须了解煤层瓦斯抽放半径二、钻机选型：各种型号钻机参数：150 系列钻机技术参数ZLJ-640(鸡西)长*宽*高：1370*685*1200mm总重：750kg功率：11kw给进力:40KN起拔力：57KN旋转力矩:640Nm- 2 -最大钻进深度:150m钻杆直径：50mm/45mm钻孔直径:75—110mm钻孔倾斜角度:0—360°转速：130—600r/min300 系列钻机技术参数MKD-5S（西安）长*宽*高：2300*1100*1560总重：2040kg功率：37kw给进力:112KN起拔力：77KN旋转力矩:3200Nm最大钻进深度: 350/100m钻杆直径：73mm钻孔直径:150/200mm钻孔倾斜角度:±90°转速：220r/minZDY-2400（镇江）长*宽*高：2200*960*1450总重：2040kg- 3 -功率：37kw给进力:115KN起拔力：90KN旋转力矩:2400Nm最大钻进深度: 200/300m钻杆直径：73mm钻孔直径:94、115、200mm钻孔倾斜角度:±90°转速：75-160r/minZY-2300S（重庆）长*宽*高：2240*1000*1478总重：1432kg功率：37kw给进力:110KN起拔力：80KN旋转力矩:2300/1000Nm最大钻进深度: 300m钻杆直径：73mm钻孔直径:94、133、153mm钻孔倾斜角度:±90°转速：70-160r/min- 4 -CMS1-3200/55（江阴）长*宽*高：3200*1480*1753总重：7900kg功率：55kw给进力:80KN起拔力：130KN旋转力矩:3200Nm最大钻进深度: 300m钻杆直径：73mm钻孔直径:113、350mm钻孔倾斜角度:-25、 +45°转速：20-300r/min600 系列钻机技术参数ZDY6000S（西安 MK6）主机长*宽*高：2780*1430*1900总重：5400kg功率：75kw给进力:230KN起拔力：230KN旋转力矩:1600、6000Nm最大钻进深度: 600m- 5 -钻杆直径：73、89mm钻孔倾斜角度:±10°转速：60、210r/min钻机选型原则：同一系列钻机存在不同厂家生产的各种型号，基本参数几乎相同，应根据实际情况进行选型：1、根据钻孔深度、钻孔直径、配套钻杆直径选择所需系列钻机型号（应留有一定富余系数）2、根据钻场运输线路及钻场尺寸对钻机进行筛选，避免钻机尺寸过大，无法运输。

3、根据钻孔倾角对钻机进行删选4、根据钻孔布置位置，确定钻机人力搬运、机械运输或自动行走三、钻杆选择：现钻杆类型：外平钻杆：最常见的一种类型，适用于井下常规钻进作业和稳定组合钻具定向钻进螺旋钻杆：主要用于满足松软煤层钻进螺旋钻杆中浅槽螺旋钻杆粉碎钻渣能力更强，适用于突出松软煤层现个儿厂家生产的钻杆工艺基本成熟，钻杆选择时，尽量选择钻杆丝扣类型一致的钻杆，便于新旧互换还应注意钻杆直径钻杆- 6 -强度于所适用的钻机相互匹配钻进长距离钻孔时，避免使用插接钻杆，插接钻杆需人工进行拆卸，效率低，劳动强度大，且钻进过程中插接接头相互磨损，容易造成插接接头松动，钻杆柱弯度增大，钻孔偏斜增大在选择钻杆长度时，应根据钻场条件选择相应长度钻杆，避免钻杆长度过大，在坑道内施工不便垂直钻孔钻探用泵基本参数的确定：冲洗液量的确定：(m3/s)KTPCKvdDBQ)(42Q—冲洗液量B—上返速度不均衡系数，B=1.1—1.3DCK—钻孔直径 mdTP—钻杆外径 mvK —冲洗液上返速度 m/s冲洗液的上返速度 vK 必须大于质量最大的岩屑在冲洗液中的沉降速度，即：vK=w+u (m/s)w—冲洗液使岩屑处于悬浮状态的临界速度，或岩屑在冲洗液中的等速沉降速度 m/su —岩屑的上升速度，可取 u=（0.1—0.3）w，钻孔越深，钻进速度越快，u 值越高.液流临界速度用里京格尔公式计算：- 7 -rydkw)(k —考虑 固体颗粒的系数， 对于圆形颗粒，取 k=4—4.5，对于不规则的颗粒，取 k=2.5—4dy—最有代表性固体颗粒的最大尺寸 mmry—固体颗粒比重r—冲洗液比重颗粒尺寸大小： nmvdy60式中：vm—最高机械转速∮—排量不均匀系数n —钻头每分钟转数m —钻头刃片数量管外液体流动速度概算流 速 m/s钻 头清水 泥浆翼片钻头 0.6-1.0 0.6-0.8牙轮钻头 0.6-0.8 0.4-0.8硬合金钻头 0.25-0.6 0.2-0.5金刚石钻头 0.5-0.8上仰钻孔简易公式：- 8 -Q=0.6*V斜孔简易公式：Q=1.56VQ—钻头端部每平方厘米上的冲洗液量L/min·cm 2。

V—钻头圆周线速度,m/s.水泵钻压确定:H=k(h1+h2+h3+h4+h5+h6+h7)Pak—考虑可能在堵塞钻孔内产生附加阻力的系数（一般取1.3-1.5）设：D—钻孔直径，md—钻杆直径，md1—钻杆内径，md0—钻杆接头内径，m.冲洗液在钻杆内中的流速： 21*4dQV冲洗液在接头处的流速： 20)(42dDQV冲洗液通过钻杆柱的压头损失：- 9 -, Pa4210gvdLhL—钻 杆柱 长度—液体相对比重1—阻力系数，取0.02—0.025钻杆和孔壁环状间隙的压头损失：, Pa42210' gvdDLh—取1.05—1.1—含岩石颗粒液体比重2—取0.03—0.04'相同液面附加压头：，Pa4120)(3Lh钻杆接头压力损失：，Pa4210)(4gvlLh—取1.0—0.8钻头压力损失：h5=8—15*104 Pa地表辅助设备压力损失：h6=15—30*104 Pa取岩心时压力损失：H7=50*104 Pa- 10 -不同孔深所需大致水泵压力：钻进 深度/m 水泵压力 /MPa150 2300 3500 4800 51200 92000 10高瓦斯煤层、突出煤层钻孔施工工艺1、松软突出煤层（硬度系数 f≤1）渗透性差、瓦斯含量高。

钻进过程中，容易产生垮孔、卡钻、喷孔等现象我国在松软突出煤层虽然有钻孔深度超过 150m 甚至达到 240m 的记录，但大部分的钻孔深度都在 100m 以下，且成孔率低，防突成本和瓦斯抽放成本很高2、松软煤层打钻遇到的问题及原因分析喷孔、卡钻形成过程喷孔可分成：煤体破碎→瓦斯聚积（瓦斯迅速解吸→孔壁破裂→孔内堵塞→瓦斯梯度猛增） →瓦斯释放（突破堵塞→喷孔和卡钻）三个阶段喷孔应看作是钻孔中出现的动力现象，类似煤与瓦斯突出，是高压瓦斯、应力集中和软煤存在三个因素综合作用的结果 11 -当钻孔进入软煤分层时，钻头切削旋转，对软煤产生一种冲击和破碎力，使煤体破裂、粉碎，钻孔周边煤体瓦斯迅速解吸，流入钻孔中的瓦斯增加到正常瓦斯涌出的几倍到几十倍，此时钻孔前后方出现了较大的瓦斯梯度，产生明显的瓦斯激流，承压的瓦斯激流对破坏的煤颗粒起着边运送边粉化的作用，瓦斯激流和粉化了的煤颗粒难以顺利的向孔外排出，进一步增加了孔内瓦斯压力梯度，形成喷孔另一种喷孔是由于煤层中含水，钻头切削时的煤粉难以顺利排出，在钻孔的浅部（10～20m 的范围内）出现堵孔再就是打钻风压和风量不够，排碴不力，出现堵孔堵孔造成迅速解吸的瓦斯无法排出，孔内的压力梯度达到某个极限时，发生喷孔。

卡钻是与喷孔联系和同时发生的一种现象，喷孔时末能及时退出钻杆，破碎的煤体将钻杆和钻头箍紧或是孔内出现塌孔、堵孔时，排渣不力，此时仍然钻进，使堵孔、塌孔的范围不断扩大，造成钻杆和钻头箍紧，钻头无法进退喷孔、垮孔、堵孔和卡钻是不同现象，但又是相互联系的，卡钻是严重的打钻事故，往往可能出现扭断钻杆丢失钻头3、实现松软煤层中打深孔，必须采取综合的办法来解决，综合办法包括：钻孔设计、打钻设备和打钻工艺等方面1）压风排渣传统的排渣工艺是用水作冲洗介质携带和排出钻屑、冷却钻头由于水注满整个钻孔，对瓦斯的自然排放起封闭作用，易造成- 12 -喷孔，对钻孔施工人员的安全有一定的威胁在松软煤层中钻进时,循环水对于孔壁的冲刷、浸泡等破坏作用相当严重,钻孔极易破碎坍塌,成孔极其困难因而，在施工顺煤层抽放钻孔时，用水作为排渣介质是不利于深钻孔的施工风力排渣用风作介质排渣和钻头冷却其显著的优点在于压风对孔壁的冲击较弱，对瓦斯解吸影响小因此，从技术上来看，风力排渣更适合于突出煤层顺层长钻孔的施工其缺点是作业地点粉尘不易控制，多数矿井的风压、流量也不能满足长钻孔的要求一般钻进要求压风压力达到 0.7MPa，流量8m3/min。

使用风力排渣，减弱钻孔的喷孔和垮孔理论和实践都证明，风力排渣能够减弱喷孔和垮孔，是突出煤层施工顺层长钻孔的最佳排渣方式利用压风排渣会造成作业环境恶化，粉尘浓度过高，给安全生产制造安全隐患，也给员工身体健康造成恶劣影响，经查找发现西安已经有成型并实验取得良好效果的压风排渣除尘设备2）采用满足风力排渣和长钻孔施工的大扭矩钻杆要在一定的压力下提高孔内的风速或风量，就只有降低压风的沿程阻力损失，这就要适当扩大输送压风的钻杆内孔直径同时，顺层长钻孔的长度大，孔壁、钻屑与钻杆之间的摩擦阻力也大，应适当增加钻杆强度与钻机扭矩一般要求钻机扭矩达到 3200NM 以上 13 -（3）采用多级组合钻头，利用前端小直径钻头的超前卸压作用减轻钻孔的喷孔程度，同时提高钻孔的定向钻进效果多级组合钻具主要用于严重突出煤层主要原理是采用小口径钻头开孔、逐级扩孔钻进的方法,分层次、阶段性逐级释放瓦斯,既保证了钻头钻进的稳定性,又减少了一次成孔瓦斯突出或喷孔事故的发生组合防突钻头一般由三级组成,第一级钻头直径最小,然后通过组合接手将 2 个逐级增大的扩孔钻头组合在一起常用的级配形式主要有φ59 mm/φ75 mm /φ94 mm 和 φ75 mm/φ94 mm /φ113 mm 两种组合形式。

多级组钻具已经同队领导进行汇报，准备引进，进行实验4、提高钻孔深度的几点经验：（1）钻孔设计不能简单化，一次完成应根据初期设计及初期施工钻孔遇煤层顶、底的深度、角度、及时调整后续钻孔，避免钻孔由于遇岩石而造成钻孔过短在设计过程中，钻场应避免在断层附件，会造成钻孔漏气，影响抽采效果薄煤层布孔，应考虑煤层折曲，为钻孔取直创造条件钻孔方位也应避免穿断层，由于断层会造成钻孔遇岩石、遇破碎带造成钻孔孔深不足以及塌孔现象2）钻进作业时，随时注意压风的压力，如果低于 0.5MPa，立即进行处理3）保持钻孔连续、适速地钻进当发现孔口排出的煤渣较多或有煤炮时，应减慢或停止钻进，直到旋转至正常时再进钻，必要时还应退掉几根钻杆后再边排渣边重新进钻 14 -（4）现场交接班的主要目的不只是向下一班交接情况，而是使钻孔连续不断地钻进，所以，在下一班人到前一般不得停止钻进，下一班到后应立即投入打钻5）掌握给进压力和钻进速度：钻机给进压力的极限是固定的，不同层段要掌握不同的给进压力，压力升高的原因是①换层；②孔内出现堵孔；③钻具损坏，断钻头钻杆也会致使压力突然变化当给进压力突然升高时必须采取果断措施，一是停止钻进，进行压风排碴；另一种是撤钻退钻。

6）钻进速度必须保持适当，软煤分层中钻进主要是降速，通过降速充分排碴，减少沉碴，同时也起到降低给进压力的作用所以软煤。