煤矿井下奥灰水害探查定向钻进装备选配及工艺研究

摘要

近年来，随着煤炭向深部开采，水害已日益成为影响煤矿安全生产的重要因素。特别是奥灰水害隐患，是许多矿井必须要解决的重大安全问题。水害防治方案的确定，建立在对含水层地质条件准确认识的基础上，实际中通常采用钻孔探查方法获取相关信息。传统的回转短钻孔探查方案，存在钻孔轨迹不可控、钻遇目标含水层后的有效孔段短、钻孔深度浅、钻孔工程量大等缺点，且由于回转钻孔无法随钻测控，钻遇含水层有效距离较短、不能实现区域超前长距离探查、不能精确计算钻孔空间位置，同时探查精度较低、可靠性较差。实现煤矿水害的精确探查，成为煤矿生产及科研中的又一大技术难题。
　　本论文采用定向钻进技术方案，对奥灰含水层进行随钻测控的精确探查。为了充分发挥定向钻进技术优势，提高探查的效率和可靠性，从以下几个方面进行了深入研究：1.奥灰复杂地层定向成孔工艺研究；2.定向钻进装备与配套钻具优选及改进；3.奥灰水害定向孔精确探查设计技术研究。
　　通过上述重点技术研究及现场试验完善，优化出一套奥灰水害探查定向成孔工艺方法，选配出一套适合于该地区奥灰水害探查定向孔施工的配套装备机具，完善了定向探查设计方法，解决了奥灰上部复杂地层及奥灰地层定向成孔问题，将定向钻进整体工效提高40％；同时利用定向钻孔轨迹可控、可沿目标层延伸、可精确计算钻孔参数等技术优点，对目标层探查过程中定向孔内出现的各类情况实时定位、据实调整，提高了探查的精确性和针对性，满足桑树坪煤矿11＃煤底板奥灰水害精确探查的要求，为3105工作面及后续工作面防治水工作开展奠定基础，并为其它同类型定向钻孔项目施工提供借鉴。

目录

声明

1 绪论

1.1 选题背景及研究意义

1.2 煤矿井下奥灰水害探查研究现状

1.3 研究内容、方法及技术路线

2 奥灰水害探查定向孔工艺技术研究

2.1 项目区地质特征及定向孔可行性分析

2.2 随钻测量定向钻进工艺技术

2.3 奥灰复杂地层钻进工艺试验

2.4 本章小结

3 定向钻进装备及配套机具的选配及改进

3.1 钻机的选配及改进

3.2 配套钻具的选配与改进

3.3 泥浆泵的选配与改进

3.4 随钻测量系统的选配

3.5 本章小结

4 奥灰水害探查定向孔设计技术研究

4.1 定向孔方案设计

4.2 定向孔结构设计

4.3 定向孔轨迹设计

4.4 本章小结

5 结论及展望

5.1 结论

5.2 展望

致谢

参考文献

附录