【摘 要】
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煤矿井下大盘区瓦斯治理客观上要求顺煤层超长定向钻孔长度达到3000 m以上,受制于目前煤矿井下定向钻进技术与装备,顺煤层钻孔滑动定向钻进最大孔深不超过2000 m;从定向钻进工艺角度出发,对超长定向钻孔滑动钻进过程中钻进阻力影响因素进行分析,并从理论分析和实钻数据统计的基础上揭示了超长定向钻孔滑动钻进阻力随孔深的变化规律,得出钻具与孔壁之间摩擦阻力随孔深增加加速上升是制约钻进深度的根本原因;基于此开发出煤矿井下水力加压减阻钻进技术及正反扭转减阻钻进技术,分别从改善孔底钻具受力状态和孔口钻具滚动摩擦替代滑动
【机 构】
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中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西 西安 710077
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煤矿井下大盘区瓦斯治理客观上要求顺煤层超长定向钻孔长度达到3000 m以上,受制于目前煤矿井下定向钻进技术与装备,顺煤层钻孔滑动定向钻进最大孔深不超过2000 m;从定向钻进工艺角度出发,对超长定向钻孔滑动钻进过程中钻进阻力影响因素进行分析,并从理论分析和实钻数据统计的基础上揭示了超长定向钻孔滑动钻进阻力随孔深的变化规律,得出钻具与孔壁之间摩擦阻力随孔深增加加速上升是制约钻进深度的根本原因;基于此开发出煤矿井下水力加压减阻钻进技术及正反扭转减阻钻进技术,分别从改善孔底钻具受力状态和孔口钻具滚动摩擦替代滑动摩擦出发,有效缓解超长定向钻孔钻具托压问题;在保德矿二盘区81210工作面进行了现场应用.试验结果表明:水力加压钻进将钻进阻力缓慢线性增长区域从1000 m以内提升至1500 m以内,正反扭转钻进将2000 m以后滑动钻进压力降低了2～4 MPa,通过水力加压钻进及正反扭转钻进技术结合成功将滑动定向钻进深度提升至2700 m,有效提升了超长定向钻孔轨迹控制精度及钻孔长度,为大盘区瓦斯抽采提供技术保障.
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钻孔法抽采瓦斯是瓦斯抽采工作的主要方法,据此开展了不同孔径的瓦斯抽采钻孔施工过程中四周塑性区的演化特征研究.研究表明:在钻孔扰动影响下,孔周产生了膨胀变形,分为塑性区、弹性区和原始应力区;5种钻孔周围的切向应力的分布依次经历了应力急剧升高、应力缓慢降低直至应力平衡的过程,且钻孔孔径越大,孔周应力最大值点距离钻孔中心的距离越远;并且孔径越大,塑性区宽度越宽,即钻孔四周的卸压范围越广,以吸附态存在的瓦斯将会更多地解析为游离态,致使瓦斯抽采半径扩大;根据现场试验发现钻孔塑性区宽度增大时,孔周卸压范围增大,使得瓦
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