井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术.ppt

井下定向水平长钻孔,,装备及配套工艺技术,,,,,,煤炭科学研究总院西安研究院,,,装备研发中心,,,2024/9/15,1,目 录,六、与国外定向装备主要技术性能对比,,五、现场应用,,四、定向钻进工艺研究,三、随钻测量定向钻进系统,,二、履带定向钻进钻机,一、设备研发背景,2024/9/15,2,传统的钻孔施工设备及工艺不能完全满足瓦斯高效抽采的需求钻孔深度有限,,钻孔数量多,,劳动强度大,,施工周期长,,封孔质量差,存在问题,一、设备研发背景,2024/9/15,3,水平定向长钻孔是国内外瓦斯高效抽采的,主要技术途径,有效距离长,,多分支孔,,钻进效率高,,一孔多用,,集中抽采,主要优点,一、设备研发背景,2024/9/15,4,一、设备研发背景,2.,存在问题,澳大利亚,VLD,钻机,2024/9/15,5,一、设备研发背景,2.,存在问题,国外设备,使用效果不理想,，严重制约着瓦斯高效抽采,高价销售,,孔内事故多,,售后服务滞后,15~18,8~10,15,1~2,国外,国内,价格,(,百万,),服务周期,(,天,),高价销售,孔内事故多,售后服务滞后,2024/9/15,6,ZDY6000LD(A),,ZDY6000LD,,ZDY4000LD,,二 履带定向钻进钻机,2024/9/15,7,适应中型矿井巷道断面,,（长,4m×,宽,4m×,高,3m,）,适应中大型矿井巷道断面,,（长,6m×,宽,4m×,高,3m,）,适应大型矿井巷道断面,,（长,6m×,宽,6m×,高,3m,）,ZDY4000LD,ZDY6000LD,ZDY6000LD(A),可实现定向功能的机型：,二 履带定向钻进钻机,2024/9/15,8,三 随钻测量定向钻进系统,,,2024/9/15,9,3.1,高强度大通孔钻杆,,a.,能够进行孔底马达定向钻进,(,内径≥,55mm),；,,,b.,具有传输测量定向信号的能力,;,,c.,能够进行大直径钻孔回转钻进,(,扭矩 ≥,3000Nm),；,,,d.,具有施工千米近水平钻孔和分支孔的能力。

2024/9/15,10,3.1,高强度大通孔钻杆,中心通缆式高强度大通孔钻杆,2024/9/15,11,钻杆,特点,,钻杆抗拉强度 ≥,950 kN,,,抗扭强度 ≥,6000 Nm,2024/9/15,12,3.2,孔底测量探管,测量探管,最长工作时间达,45,天，超进口产品近,50%,,测量精度提高,1,倍,,可反复充电，循环使用,2024/9/15,13,3.2,孔底测量探管精度指标,项目,测量范围,测量精度,限制条件,倾角,－,90°,～,90°,±0.2°,水平为,0,，低于水平为,-,方位角,0,～,360°,±1.5°,倾角：,-84°,～,84°,弯头方向,0,～,360°,±1.5°,倾角：,-84°,～,84°,2024/9/15,14,3.3,孔口监视器,2024/9/15,15,3.3.1,钻孔轨迹设计软件界面,2024/9/15,16,3.3.1,钻孔轨迹参数设计界面,2024/9/15,17,2.3.2,,随钻测量系统主界面,,2024/9/15,18,2.3.2,探管检测、测量操作界面,2024/9/15,19,（,3,）,Φ85mm,三翼刮刀造斜钻头 （,4,）,Φ94mm/Φ153mm,扩孔钻头,3.4,钻头,2024/9/15,20,测斜仪,无磁钻杆,旁通阀,马达,万向轴,传动轴,钻头,螺杆马达组合结构示意图,3.5,螺杆马达,2024/9/15,21,3.5,螺杆马达,螺杆马达结构图,2024/9/15,22,进口,φ73,螺杆钻具按不同分类方式的主要技术参数表,外径,,mm,钻头,,尺寸,,mm,长度,,m,排量,,lpm,转速,,rpm,上紧,,扭矩,,Nm,输出,,扭矩,,Nm,最大过,,载拉力,,kN,最大,,钻压,,kN,73,82,,-,,114,2.85,113,,-,,350,140,,-,,375,1620,257,89,27,螺杆马达主要技术参数,2024/9/15,23,3.5,螺杆马达,a.,能够满足定向不同钻进的需要；,,,b.,工作性能稳定，工作基本参数能够满足配套机具的要求；,,,,c.,,使用寿命长，可以满足施工千米近水平钻孔的能力。

2024/9/15,24,3.6,无磁钻杆,,无磁钻杆分为,上无磁,和,下无磁,钻杆2024/9/15,25,分支,钻孔,,多级无孔底侧钻分支技术,螺杆马达,四 定向钻进工艺研究,2024/9/15,26,应用效果：,实现了长钻孔和分支孔在抽采区域的均匀布置,,钻孔轨迹设计与分析软件开发,四 定向钻进工艺研究,2024/9/15,27,宁夏汝萁沟煤矿实钻轨迹,四 定向钻进工艺研究,2024/9/15,28,五 推广应用情况,,定向钻进装备已在我国,22,个矿井,进行推广应用，累计施工瓦斯抽采钻孔近,257745m,，不但为煤矿企业的安全生产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用，为煤矿企业带来可观的经济效益截至,2010,年,11,月我院已累计销售,44,余台套,煤矿井下定向钻进装备2024/9/15,29,●,陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔,810m,●,,陕西长武亭南煤矿一期，最深孔,1046m,●,,陕西长武亭南煤矿二期，最深孔,830m,●,神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔,961m,●,金能公司二矿,,，最深孔,600m,●,,晋城煤业集团成庄矿,，最深孔,600m,。

●,阳泉煤业集团石港煤矿,，最深孔,510m,五 推广应用情况,2024/9/15,30,五 推广应用情况,●,,阳泉煤业集团新景煤矿,，最深孔,600m,●,神华神东保德煤矿，最深孔,984m,●,山西焦煤杜儿平矿，最深孔,570m,●,西山矿务局汾西煤矿，最深孔,552m,●,山西焦煤双柳煤矿，最深孔,744m,●,铜川矿务局陈家山煤矿，最深孔,648m,●,晋城煤业集团寺河煤矿，最深孔,1059m,●,晋城煤业集团沁秀公司岳成煤矿，最深孔,300m,2024/9/15,31,5.1,陕西长武亭南煤矿一期,,1#,,主孔终孔深度,1046m,，,创造了我国煤矿井下瓦斯抽放水平定向钻孔的最高记录，并施工,3,个分支孔，,1-1,分支和,1-3,分支从回顺巷道中靶穿出；,,2#,,主孔深度,822m,，施工,1,个分支孔，从运顺巷道中部中靶穿出钻进最高时效,26.4m/h,， 平均进尺,160m/d,；终孔直径,96mm,在,1000m,的设计目标位置，钻孔纵向偏差不足,1m,，横向摆动不超过,8m,，体现出了我国定向钻进装备和工艺的最高水平钻孔轨迹示意图,2024/9/15,32,4.2,陕西长武亭南煤矿一期,2024/9/15,33,2024/9/15,34,4.2,陕西长武亭南煤矿一期,2024/9/15,35,4.2,陕西长武亭南煤矿一期,2024/9/15,36,5.3,宁煤汝箕沟煤矿,32215,钻场设计与实钻轨迹平面图,2024/9/15,37,杜儿坪煤矿定向钻进实钻轨迹,施工总进尺,3775m,，最大进尺,570m,，主孔从,6,个陷落柱穿过,,构造及陷落柱较多，对钻孔控制技术要求较高,5.4,山西焦煤杜儿坪煤矿,2024/9/15,38,煤层,f,系数,0.5,左右，施工总进尺,1202m,，其中主孔孔深,405m,新景煤矿定向钻进实钻轨迹图,煤层相对松软，瓦斯喷孔严重，钻孔成孔困难,5.5,山西阳煤集团新景煤矿,2024/9/15,39,主孔实钻深度,1059m,，探顶分支,7,次，探底分支,3,次，总进尺,1656m,寺河煤矿定向钻进实钻轨迹图,5.5,山西晋煤集团寺河煤矿,2024/9/15,40,主要性能参数,ZDY6000LD(A),VLD-1000,最大转矩,/Nm,6000,/3000,3000,主轴倾角,/°,-10,～,20,-5,～,10,最大给进,/,起拔力,/kN,180,150,给进行程,/mm,1000,900,电动机额定功率,/kW,90,90,外形尺寸（长,×,宽,×,高）,/mm,3500×2200×1900,4000×2000 (2340) ×1600,钻机质量,/kg,10000,8500,适合钻进方式,常规回转钻进,、孔底螺杆马达钻进,孔底螺杆马达钻进,主要液压件（泵、阀）,派克 力士乐,派克 力士乐,钻机特点,负载敏感液压控制、三泵系统，一体式设计,负载敏感液压控制、三泵系统，一体式设计,6.1,钻机,六 与国外定向装备主要技术性能对比,2024/9/15,41,六 与国外定向装备主要技术性能对比,6.2,配套机具,2024/9/15,42,谢 谢！,2024/9/15,43,。