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中国煤科西安研究院碎软煤层瓦斯治理技术获突破
来源:中煤科工集团西安研究院有限公司     发布时间:2022-01-14 14:39    浏览次数:次    

碎软煤层因其硬度低,煤层破碎广泛发育而无法克服瓦斯喷孔、塌孔卡钻等问题,不利于钻探工作的开展,导致煤孔深度普遍不足150米,无法满足跨工作面区域瓦斯递进式抽采的成孔深度及施工效率要求。因此,长期以来碎软煤层矿区只能采用传统的利用保护层回采巷道向被保护层施工下向穿层钻孔方法抽采瓦斯。相对而言,这种方法既不经济也不环保,而且由于工程量大、生产环节繁杂导致安全系数不高。

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近日,中国煤炭科工集团西安研究院集成自主研发的定向钻进与电磁波随钻测量两大技术的定向钻进系统可望突破这一瓶颈,极大地提高瓦斯治理效率、为“以孔代巷”定向顺煤层条带消突技术的应用消除障碍、创造条件。该系统已在淮南矿业集团张集北矿、安徽神源煤化工公司等煤矿试验成功,并分别以456米、516米的孔深纪录连续刷新全国碎软煤层定向钻孔孔深纪录。

据悉,该系统包含定向钻进系统与电磁波随钻测量系统两个子系统。

定向钻进系统包括定向钻机、气动螺杆马达、大通径三棱螺旋钻杆等装置。采用高压气体为动力源,驱动孔底气动螺杆钻具工作,带动钻头回转碎岩,同时动力气体作为排渣介质携带钻进过程的热量,并将孔内产生煤渣沿钻具与孔壁之间环空间隙排出孔外,排出的煤渣经过孔口射流除尘装置除尘。从而成功解决了气源风压不足、喷孔卡钻、压风钻进粉尘治理的难题。

随钻测量系统则被喻为定向钻进系统的“眼睛”。常用的随钻测量系统有通缆、电磁波及泥浆脉冲三种。其中泥浆脉冲随钻测量系统只适用于液动定向钻进,通缆随钻测量系统由于中心通缆的阻隔在长钻孔气动定向钻进中也不适用。基于这种现状,中国煤炭科工集团西安研究院组织力量研发了电磁波随钻测量系统这一目前唯一既适用于液动定向钻进又适用于气动定向钻进的测量系统。这种利用随钻测量系统监测钻孔轨迹变化,通过调节气动螺杆钻具弯角朝向调整钻孔轨迹按设计轨迹钻进的方法成功解决了另一困扰碎软煤层定向钻进技术发展的难题——碎软煤层钻孔轨迹控制问题。

经了解,淮北矿业集团在利用该集成系统施工的过程中,顺煤层定向长钻孔连续施工6天,实现日均钻进进尺90米,单日最高进尺120米,穿煤率高达96%。整个施工过程中各个子系统运行稳定,电磁波随钻测量系统数据可靠。在淮南矿业集团的试验施工中相比传统方法减少钻孔工程量2.2万余米,节约工期1个多月,可节约一半的经济成本。