煤矿井下旋转地质导向钻进技术装备研究

摘要

针对煤矿区井下瓦斯抽采定向钻孔施工技术装备存在的自动化程度低、目标地层钻遇率低、岩层钻进速度慢、钻孔直径小等局限性,开展了煤矿井下旋转地质导向钻进技术装备研发工作,突破了定向钻机无线遥控操作、机械自动加杆、实时参数监测与故障诊断、随钻煤岩识别、轨迹旋转调控等核心技术难题,研制出ZDY25000LDK型电液控制定向钻机、BLY800/12型高压力大流量泥浆泵车、YSG(A)型矿用动态方位伽马地质导向随钻测量系统、φ133 mm液驱推靠式旋转导向钻进系统和配套钻具,其中定向钻机的最大转矩25 000 N·m、自动加卸钻杆时间小于55 s,泥浆泵车的额定流量800 L/min,地质导向随钻测量系统的自然伽马测量误差小于±5%、随钻地层探查距离≥0.5 m,旋转导向钻进系统的适用转速范围80~200 r/min、造斜力达到1.4 t;开发了煤矿井下近水平孔地质导向钻进技术和旋转导向钻进技术,详细介绍其技术特点与工艺流程。在内蒙古唐家会煤矿进行了现场试验,在煤层和岩层中实钻定向钻孔共4个,最大成孔深度820 m,总进尺2 419 m,定向成孔直径172 mm,煤层中综合钻进效率提高25%以上,岩层中综合钻进效率提高30%以上,实现了煤矿井下定向钻进从“几何导向”到“旋转地质导向”的跨越,提升了煤矿井下定向钻进智能化水平和钻孔成孔质量,为煤矿井下瓦斯高效抽采和智能矿井建设提供了技术装备支撑。