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煤矿井下大功率定向钻进技术与装备

中国矿业报 0评论 2022-03-16

  该技术适用于煤矿井下瓦斯抽采、水害防治、隐蔽致灾因素探查等近水平定向钻孔工程,采用随钻测量技术实时测量钻孔轨迹,通过大功率全液压定向钻机在孔口调整工具面,利用泥浆泵,泵送冲洗液驱动孔底螺杆马达带动钻头碎岩(滑动钻进3米),实现钻孔轨迹方向的改变;采用钻机动力头回转+孔底螺杆马达回转带动钻头碎岩(复合钻进3米),保持钻孔轨迹方向不变,完成导孔施工。

  关键技术:煤矿井下大功率定向钻机和泥浆泵系统;煤矿井下防爆无线或有线随钻测量装置;Φ89毫米中心通缆钻具与整体螺旋无缆定向钻具;煤矿井下近水平复合定向钻进工艺技术;煤矿井下定向钻孔事故处理钻具及配套工艺技术。

  该技术装备在淮南矿区顾桥、顾南、潘三、顾北、张集等煤矿13个工作面,完成高位大直径定向钻孔29万米,累计抽采瓦斯11771万立方米,有效控制工作面上隅角瓦斯,实现了工作面安全、高效回采,与高抽巷相比,减少人员投入82%,节约工程费用36.2%,节省工期17.8%,显著降低了瓦斯治理成本,缓解了采掘矛盾。

  此外,该技术装备还应用于淮南顾北、张集、潘四东等煤矿井下顶底板探放水定向长钻孔工程,完成工程量5万余米,放水量103万立方米。根据设备、材料、人力、管理等成本核算,项目总成本投入19500万元,根据钻孔工程量单价、瓦斯市场价格等核算,新增产值27790万元,新增利润5558万元,新增税收2732万元。同时,每套装备新增就业岗位20人,7套装备共可新增140人的就业岗位。由于定向钻孔位于待采煤层顶板中,除了可用于顶板裂隙卸压瓦斯抽采通道,还可用于工作回采前顶板岩层探放水,实现“一孔多用”,从而降低了探放水作业成本。实现卸压瓦斯“变害为宝”,增加了清洁能源供给、减少了温室气体排放量和巷道掘进产生的废弃矸石量,资源效益、环境效益、经济效益显著。

  在高瓦斯、煤与瓦斯突出和受水患威胁的中大型矿井具有广阔应用前景,还可用于煤矿井下大直径工程钻孔、煤层定点密闭取心钻孔、救援钻孔、公路隧道和铁路隧道超前勘探钻孔施工等方面。

  [本技术选自于自然资源部关于《矿产资源节约和综合利用先进适用技术目录(2019 年版)》的公告 ,工作支撑单位:中国自然资源经济研究院]

  技术推荐单位:中国煤炭科工集团

  技术申报单位:中煤科工集团西安研究院有限公司

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