山西德通煤矿高位瓦斯抽采定向长钻孔轨迹偏移规律研究

摘要

中国煤矿瓦斯事故时有发生，严重影响着煤矿企业的健康可持续发展。瓦斯治理是煤矿安全生产的前提，瓦斯抽采是治理煤矿瓦斯的根本措施，煤矿井下定向钻进技术是提高瓦斯抽采效率的有效手段。在施工过程中，钻孔轨迹控制是定向钻进技术的重点，因此，研究定向钻孔轨迹的偏移规律具有十分重要的意义。 本论文主要以德通煤矿高位瓦斯抽采定向长钻孔项目为依托，以定向长钻孔的轨迹设计、优化及控制为研究对象，在分析传统的定向长钻孔轨迹影响因素（地质和技术）基础之上，对定向长钻孔的轨迹进行了优化设计，并总结出研究区钻孔轨迹的主要影响因素。在造斜段，通过分析试验钻孔难控制孔段的数据，并结合钻孔轨迹的影响因素，运用FLAC3D进行数值模拟，研究钻遇地层的应力分布、位移矢量及位移云图，定性地评价了钻孔轨迹偏移情况。在近水平段，对定向钻孔进行了混合钻进技术试验，探究出了回转钻进技术对钻孔轨迹的偏移规律。结果表明：(1)在造斜段，影响德通煤矿高位瓦斯抽采定向长钻孔轨迹的因素为软硬互层，难控制孔段的垂深为35m～40m，当钻孔以锐角从硬岩进入软岩时，由于硬岩的岩石强度较大，使钻具无法按照设计要求偏倒，导致实钻轨迹偏离设计轨迹；(2)数值模拟分析得出钻杆尾部施加力的部位，所受应力较为集中，钻孔的塑性变形区主要分布在钻头与岩石的接触部位，硬岩部分受力较大，阻止倾角变化，导致了钻孔轨迹的偏移；(3)在近水平段，影响定向长钻孔轨迹的因素为钻进方法，运用回转钻进技术进行40～50m的回转钻进试验，倾角变化在1°～2°之间，方位角变化在1°左右。 研究成果可以指导研究区后期的钻孔施工，提高钻进效率和精度，并为其它相似地区的高位定向钻孔施工提供一定的参考价值和借鉴意义。

目录

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耿增洋硕士学位论文