反循环钻进

摘要： 透巷井段是指在救援井施工过程中,为防止上覆岩层出水进入巷道,并保障套管下入、固井时孔底动压力不对巷道顶板造成破坏,井底预留一定厚度的地层。为了实现安全、迅速提升被困人员到地面,要求救援井井径大、优快钻进、精确中靶,同时保持巷道顶板的完整性、控制泥浆涌入巷道。通过理论分析、数值模拟、现场应用等研究手段,优化了救援井透巷施工工艺。通过三维相似模拟,对巷道开挖顶板位移、钻进过程围岩扰动、透巷井段安全距离、套管下深进行研究,同时对空气潜孔锤反循环钻进工艺进行优化,有效封隔含水层及井壁不稳定地层,保证救生舱在救援井下放、提升顺利。以山西某煤矿避难硐室地面救援井为例,建立了巷道开挖、钻进过程数值模拟模型,模拟结果表明:(1)巷道和钻孔围岩岩体破坏的主要方式包括剪切破坏和拉伸破坏,且以剪切破坏为主,地层岩石黏聚力越小,围岩塑性破坏区宽度越大。巷道开挖后顶板塑性区高度达到9.59 m,顶板最大下沉量为15.9 cm。(2)地面大直径救援井钻进过程中,钻井破坏了地层原有应力平衡,引起周围地层的应力重新分布,造成周围地层产生移动变形和塑性破坏区,且以井眼中心呈对称分布,井壁水平位移的范围为20.3~90.5 mm,塑性破坏区宽度为1.43~1.82 m。(3)施加在井底载荷一定条件下,随着透巷距离的增加,开始巷道顶板有大的拉伸塑性应变,当透巷井段长度增加到15 m以上时,顶板塑性应变减弱,随着透巷距离继续增加,侧帮塑性应变受挤压作用增大。大直径救援井安全透巷技术研究,是对救援井施工工艺技术的进一步完善。

摘要： 地面大孔径钻孔救援已经被证明是一种行之有效的救援手段,但是一些施工技术难题尚未解决。本文总结了大孔径钻孔的钻进方法以及适用于大孔径钻孔救援的钻机和钻具,根据以往大孔径钻孔救援的经验,提出了从大孔径救援钻孔施工存在表层钻进不易成孔、无法精准钻进和设备与工艺兼容性不强三个方面的技术难点,结合当前大孔径救援钻孔施工工艺,认为组合式牙轮钻进和潜孔锤钻进是地面钻孔救援的首选钻进技术。

摘要： 为了更好地预抽井下本煤层煤体瓦斯,提高松软煤层瓦斯抽放钻孔施工的成孔率,晟泰公司(古书院矿)组织实施软煤层瓦斯抽采技术研究,通过沟通、协调,相关部门安排我单位在晋能控股煤业集团赵庄煤业公司1104盘区回风大巷内松软煤层中使用CKR2型煤矿坑道钻机利用双壁钻杆进行反循环钻进,试验施工本煤层抽采钻孔,对煤体瓦斯进行预抽。本次工程于2022年3月8日开始施工,2022年3月18日结束。完成了巷内本煤层瓦斯抽采试验钻孔的施工,达到了技术探究、设备改进目的。

摘要： 气动潜孔锤作为一种高效冲击破岩工具,在国内外矿山事故钻孔救援中发挥了重要作用。笔者从破岩机理、结构型式、钻井方法与规程等方面阐述了气动潜孔锤的技术特点,着重分析了气动潜孔锤反循环类型及其特征。结合山西王家岭煤矿透水事故、山东平邑石膏矿坍塌事故、山东笏山金矿坍塌事故等成功救援案例,阐述了气动潜孔锤正循环钻进、气动潜孔锤与泥浆螺杆组合纠偏钻进在小直径钻孔中应用情况,以及气动潜孔锤随钻测量技术的研究进展。对于较浅小直径钻孔,气动潜孔锤采用保直钻进工艺可直接命中井下巷道;对于较深小直径钻孔,采用气动潜孔锤与泥浆螺杆纠偏组合钻进,方可命中井下巷道。结合国内外地面大直径救援钻孔成功案例,以及矿山大直径工程钻孔典型案例,介绍了气动潜孔锤正循环、下排渣、反循环等推广应用情况,气动潜孔锤下排渣最大钻深达688 m,气动潜孔锤反循环最大钻深达654.1 m。针对我国矿山开采逐渐向深部发展,矿山分布散、区域广,地质类型多、差异大的特点,面向复杂地层深孔救援,分析了小直径钻孔气动潜孔锤技术存在的不足之处,重点分析了大直径救援孔气动潜孔锤正循环、下排渣、反循环等技术面临的主要问题,明确其复杂地层钻进时技术缺陷实质,建议进一步开展气动冲击定向钻进技术、大直径钻孔气液双循环钻进技术的研究。

摘要： 空气潜孔锤钻进工艺钻进效率是常规钻井工艺的10～20倍,对提高矿产资源勘探开发效率,促进贵州省经济发展具有重大意义.西南(贵州)喀斯特地区是全球最大的喀斯特连片分布区,碳酸盐岩地层分布广泛,溶洞及溶隙、裂隙发育,在使用空气潜孔锤钻进工艺钻进时,容易发生漏风现象,导致返渣困难,甚至发生卡钻、埋钻事故.双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺可以有效解决喀斯特地区空气潜孔锤钻进工艺使用困难的问题,但该工艺使用的封堵工具极易磨损,限制了该工艺在深井钻探中的使用.本项目主要以双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环封堵工具为对象,通过调整封堵工具结构,增加封堵环旋转性能等手段,对封堵环进行改良和优化设计,增加封堵工具的使用寿命,实现双壁钻杆空气潜孔锤局部反循环钻进工艺在深井钻探中的应用.

摘要： 气盒子作为高压空气进入双壁钻具的进气装置,是双壁钻具的重要组成部件.但由于原有气盒子存在密封件易磨损、主轴使用寿命短的缺点,使其一度成为制约多工艺空气反循环钻进用双壁钻具推广的瓶颈.本文介绍了新型气盒子通过设计新型结构的气室密封,设计组合密封圈,实现了良好的动密封,且降低了摩擦阻力;通过在主轴上设置可换耐磨套,解决了气盒子主轴直接与密封圈接触导致的主轴磨损问题,延长了气盒子的使用寿命.新型气盒子现场应用反馈良好,整体密封性好,既减少了维修时间也节约了成本,得到了客户认可.

摘要： 针对矿山大口径钻孔硬岩钻进存在排渣难、碎岩效率低的问题,研究了大口径反循环钻进技术.分析了建立反循环的基本条件,介绍了引射器式、多层橡胶片式、孔底孔口联合式等3种密封方法及其应用现状,基于孔底孔口联合式密封方法研制了311mm、580/311mm 2种规格大直径反循环潜孔锤和配套孔口密封装置.经现场应用表明:该方法可建立、维持反循环通道,排渣效果好,钻进效率高,可推广应用于矿山大口径钻孔施工中.%In view of the problems of hard to discharge residue and low efficiency of rock breaking,the large caliber reverse circulation drilling technology was studied.Basic conditions for the establishment of reverse circulation was analyzed,and 3 kinds of sealingmethods including the ejector type,multilayer rubber chip type,and double sealing of hole bottom and entrance,and their application were introduced.Based on the double sealingmethod of hole bottom and top,2 kinds of large diameter reverse circulation DTH hammers with specifications of 311mm and 580/311mm and their supporting devices for entrance sealing were developed.The on-site application showed that thismethod can establish andmaintain reverse circulation channel withgood dis-charge effect and high drilling efficiency.It is worthy to be further popularized to large diameter drilling inmines.

摘要： 为解决旋挖钻机在硬岩地层中施工困难的问题,借鉴地质钻探领域成熟的工艺方法,研制了适用于旋挖钻机用的空气潜孔锤反循环钻进工艺方法及设备.该工艺方法在不改变旋挖钻机任何结构的情况下,配套空气潜孔锤反循环钻具即可实现硬岩的快速钻进,解决了大口径钻探排渣困难的难题,且能够达到环保的要求.气动潜孔锤反循环钻具的设计全面考虑了大口径桩基施工及潜孔锤应用特点,气水龙头的双通道、大通孔设计满足进气排渣要求,反循环双壁钻杆为同心式,密封可靠,钻具的连接采用六方快速连接.通过在厦门地铁施工试验,验证了其可行性.

摘要： 针对现有压力计算模型难以满足指导大直径潜孔锤反循环钻进所需双壁钻杆选型工作的问题,采用现场对比试验方法,在最大注气量为35 m3/min、额定工作压力为3 MPa的空压机设备条件下,依托多个钻井工程项目,对Φ127/70mm双壁钻杆、Φ178/113 mm双壁钻杆分别进行了2组试验.结果显示:Φ127/70 mm双壁钻杆压降大,孔深至197.5 m时注气压力已达到3MPa;Φ178/113mm双壁钻杆压降小,孔深至295 m时注气压力仍不超过1.3 MPa.试验表明,Φ178/113 mm双壁钻杆排渣能力强,更适合大直径潜孔锤反循环快速钻进工艺.%For the problem that the existing pressure calculation model is difficult to meet the double-wall drill pipe selection guidance work of large diameter DTH reverse circulation drilling,field contrast test method was adopted under the condition of air compressor with maximum gas injection volume of 35 m3/min and rated working pressure of 3 MPa;two groups of tests were carried out on Φ127/70 mm double-wall drill pipe and Φ178/113 mm double-wall drill pipe.The results show that:Φ127/70 mm dual-wall drill pipe has a large pressure drop,the gas pressure had been reached 3 MPa when the hole depth was 197.5 m,while the Φ178/113 mm dual-wall drill pipe had a small pressure drop,the gas pressure had not still exceeded 1.3 MPa when the hole depth was 295 m.It indicates that Φ178/113 mm dual-wall drill pipe is more suitable for large diameter DTH reverse circulation drilling with fast slagging capacity.

摘要： 针对现有压力计算模型难以满足指导大直径潜孔锤反循环钻进所需双壁钻杆选型工作的问题，采用现场对比试验方法，在最大注气量为35m3／min、额定工作压力为3MPa的空压机设备条件下，依托多个钻井工程项目，对Ф127／70mm双壁钻杆、Ф178／113mm双壁钻杆分别进行了2组试验。结果显示：Ф127／70／／mm双壁钻杆压降大，孔深至197．5m时注气压力已达到3MPa；Ф178／113mm双壁钻杆压降小，孔深至295m时注气压力仍不超过1．3MPa。试验表明，Ф178／113mm双壁钻杆排渣能力强，更适合大直径潜孔锤反循环快速钻进工艺。

摘要： 双壁钻杆是实施大直径潜孔锤反循环钻进工艺的关键.在最大注气量35m3/min、额定工作压力3MPa的现有空压机设备条件下,分别将Φ127/70mm双壁钻杆、Φ178/113mm双壁钻杆与多种规格的大直径潜孔锤配合进行了反循环钻进现场试验.结果显示:Φ127/70mm双壁钻杆压降大,孔深至197.5m时注气A压力已达到3MPa,Φ178/113mm双壁钻杆压降小,孔深至295m时注气压力仍不超过1.3MPa.这表明Φ178/113mm双壁钻杆排渣能力强,更适合大直径潜孔锤反循环快速钻进工艺.同时也为双壁钻杆的选配提供了工程实践参考.

摘要： 本文系统介绍了潜孔锤反循环钻进技术工艺的原理、优点，并结合锦屏水电工程基础处理钻孔施工的特点与难点，对潜孔锤反循环钻进技术进行了可行性应用分析，并通过试验进行应用论证，阐明了该工艺的优越性，可为进一步研究潜孔锤反循环钻进及其应用途径拓展提供借鉴。

摘要： 本文介绍了贯通式反循环潜孔冲击器的由来及此种冲击器的原理和应用领域，并简单叙述了反循环钻进原理和贯通式反循环冲击器在施工中的优点。

摘要： 水井气举钻探新技术曾被列为原地矿部"七五"、"八五"科技成果推广项目,还被列为"国家科技成果重点推广计划项目"之一.就多年来所取得的显著经济效益及社会效益进行了全面介绍,并对近年来深水井、地热井施工单位对此项技术的迫切需求加以论述.这对于今后进一步推广应用此项技术,更好地为国民经济建设服务,有着深远的重要意义.

摘要： 水井气举钻探新技术曾被列为原地矿部"七五"、"八五"科技成果推广项目,还被列为"国家科技成果重点推广计划项目"之一.就多年来所取得的显著经济效益及社会效益进行了全面介绍,并对近年来深水井、地热井施工单位对此项技术的迫切需求加以论述.这对于今后进一步推广应用此项技术,更好地为国民经济建设服务,有着深远的重要意义.

摘要： 本发明涉及钻探设备技术领域，具体是一种定向钻进用空气反循环潜孔锤自回转钻具，包括壳体、配气机构、回转机构和钻头，所述配气机构、回转机构和钻头从上到下依次安装在壳体内；所述配气机构包括阀门组件、具有前气室和后气室的活塞组件，活塞组件的活动端设有斜键部与回转机构包含的螺旋衬套配合；所述螺旋衬套通过与其间歇咬合的花键套连接钻头；所述阀门组件控制气体交替通入前气室和后气室带动活动端往复运动，并驱动钻头回转。有益效果：所有机构均安装在壳体内部，依靠回转机构包括的楔形齿与键槽配合传递扭矩，结构紧凑，强度可靠；利用带键活塞回程能量驱动钻头回转磨削岩石，还保持带键活塞冲程能量冲击破碎岩石，能量利用率高。

摘要： 本发明公开了一种用于反循环潜孔锤钻进的配气、导渣装置，包括有外管和中心管，其中中心管插设在外管内，外管的内壁与中心管的外壁之间形成有环状配气通道，外管的侧壁上连接有配气接头，对应配气接头的外管侧壁上开设有数个通气孔，配气接头通过数个通气孔与环状配气通道相连通，配气接头能够接通外部输气通道，外部输入的高压气体能够通过配气接头进入环状配气通道内，中心管的顶端连接有球形导渣仓，球形导渣仓连通有射吸导渣管，经过中心管内腔的钻渣能够通过球形导渣仓从射吸导渣管中排出。有益效果：能够使钻具系统反循环的形成更加稳定、有力，从而提高排渣效率、减少重复破碎，实现快速钻进的目的。提高了导渣仓的使用寿命。

摘要： 本发明公开了一种空气反循环连续取样钻进系统工艺方法，本发明系统包括反循环钻机、钻具、空压机、正反循环远程切换接头、正循环排渣引流装置、正循环排出岩屑样的分离收集装置以及反循环排出岩屑样的分离收集装置，关闭正反循环远程切换接头，关闭双壁钻杆的内管通道，地层水在地底高压空气作用下，经由钻孔孔底依次通过钻孔孔壁与双壁钻杆外壁间隙、正循环排渣引流装置、正循环排出岩屑样的分离收集装置进行地层水排出与监测，开启正反循环远程切换接头，实现干燥岩屑样采集。本发明工艺方法在含水地层钻探采样过程中，利用正循环实现含水地层排水，利用反循环实现干燥岩样采集，在保证返出岩矿样干燥的前提下提高岩样采取率。

摘要： 本实用新型提供一种反循环成孔灌浆桩用反循环钻及反循环成孔钻机系统，反循环钻包括筒体、隔板、传动杆、钻孔盘及截齿，筒体内形成有轴向贯通的冲洗液通道，隔板固定于筒体内，传动杆一端固定于隔板的中心位置，另一端从筒体向外伸出，钻孔盘固定于筒体端部，钻孔盘与传动杆分别布置于筒体的两端，钻孔盘外表面布置有多排截齿，以供前行钻进和切碎岩层渣土，筒体、钻孔盘与隔板之间形成钻渣泥浆腔，传动杆内形成有与钻渣泥浆腔相通的排出通道，钻孔盘具有连通冲洗液通道与钻渣泥浆腔的吸浆通道。本实用新型反循环钻可以避免掏渣土的繁琐劳务，为工程降低成本、节约时间和提高效率。

摘要： 本发明公开了一种松软与坍塌突出煤层反循环钻进设备及钻进工艺，其技术方案是：包括箱体，所述箱体内部设有钻进机构，所述钻进机构延伸出箱体外部；所述钻进机构包括固定箱，所述固定箱固定设于箱体外部，所述箱体一侧设有电机，所述电机通过输出轴固定连接有转动杆，所述转动杆设于箱体一侧并延伸入箱体内部，所述转动杆一侧固定设有第一螺旋杆，本发明的有益效果是：通过钻进机构的设计，便于将煤层中的瓦斯释放出，同时通过多个扇叶的设计，可将煤层中的瓦斯吸入到连接筒内部，并且通过排气管将煤层中的瓦斯排出，避免了煤层中的瓦斯大量的聚集而导致喷孔的现象，保证了操作者的安全，便于使用者的使用。

摘要： 松软突出煤层反循环钻进设备，包括钻机、主动双壁钻杆、双通道气水龙头、钻头以及空压机，所述钻机上设有动力头，所述主动双壁钻杆贯穿动力头安装，主动双壁钻杆一端的内管通过双通道气水龙头与胶管相连通，所述胶管末端连接有煤粉接收装置，所述双通道气水龙头上设有与主动双壁钻杆内外管环形通道相通的气盒子，所述气盒子通过气管与空压机相连，主动双壁钻杆的另一端连接有钻头。本发明最大限度地减少了对煤层的扰动，有效的防止了孔内坍塌的发生，也就避免了卡钻事故的频繁发生；不存在瓦斯聚集的情况，因而有效避免喷孔现象的发生；生产成本低，且有效改善了施工现场作业环境；实现一种钻杆同时在坍塌和缩径地层中钻进。

摘要： 本发明涉及钻探技术领域，具体涉及一种用正循环潜孔锤实施反循环钻进的配套钻具及钻孔方法。本发明的配套钻具包括正循环潜孔锤、导入装置、阻隔装置、稳定装置、反循环钻杆、钻机动力机头，本发明在配套钻具中安装了导入装置、阻隔装置和稳定装置，从而实现用正循环潜孔锤实施反循环钻进，高压介质和钻渣岩屑的上返速度不受钻孔口径的影响，可以施工大口径的钻孔，且遇到破碎或者坍塌地层，环空有大的裂隙仍然可以正常钻进。本发明的钻孔方法综合利用了反循环钻进工艺的安全、高效性和正循环潜孔锤的低成本、稳定性，降低了钻具配套成本及使用成本。

摘要： 本发明涉及桩基础施工的技术领域，公开了大直径深长嵌岩桩全回转与气举反循环组合钻进施工方法，包括以下施工步骤：1)、在钻位上安装全回转钻机及钢套管，并取土、下插钢套管至岩层上方；2)、在岩层进行气举反循环钻进、清渣至设定深度；3)、吊装钢筋笼至桩孔内；4)、向桩孔下放灌注导管进行二次清渣；5)、向桩孔内灌注混凝土；施工时，在钻位上安装全回转钻机以及钢套管，采用全回转钻机驱动钢套管转动下插，并利用抓斗取土至岩层上方，然后利用气举反循环钻机在岩层钻进，同时对桩孔进行清理岩渣，直至钻头钻至设定深度后，将钢筋笼安放至桩孔内，往桩孔内下放灌注导管对桩孔进行二次清渣，完成清渣后，向桩孔灌注混凝土，直到混凝土灌注完成。

摘要： 本发明公开一种气举反循环钻进装置，所述气举反循环钻进装置包括斜孔座和动力装置，所述动力装置可枢转地设在所述斜孔座上，其中，所述斜孔座包括下座、上座和调节组件，所述下座上设有用于套管穿过的开口，所述上座上设有用于所述套管穿过的第一通孔，所述上座具有相对的第一端和第二端，所述上座的第一端和所述下座的可枢转地相连，所述上座的第二端和所述下座通过所述调节组件相连，用于调节所述上座和所述下座之间的枢转角度。本发明实施例的气举反循环钻进装置，具有结构简单、减小因安装面水平度造成的误差、安全性高和应用范围广的优点。

摘要： 本实用新型提供了一种用正循环潜孔锤实施反循环钻进的配套钻具，包括位于最底端的正循环潜孔锤、连接在正循环潜孔锤上端的导入装置、连接在导入装置上端的阻隔装置、连接在阻隔装置上端的稳定装置、连接在稳定装置上端的若干反循环钻杆、连接在钻杆上端的钻机动力机头。本实用新型在配套钻具中安装了导入装置，使由反循环钻杆的钻杆环空通道进入的高压介质可直接进入正循环潜孔锤的内孔，高压介质驱动正循环潜孔锤的锤头破碎岩石，钻渣岩屑在高压介质的带动下沿正循环潜孔锤和钻孔的环隙上返，被阻隔装置阻挡后，进而由导入装置的导流孔进入屑上反通道上返，从而实现用正循环潜孔锤实施反循环钻进，高压介质和钻渣岩屑的上返速度不受钻孔口径的影响，可以施工大口径的钻孔，且遇到破碎或者坍塌地层，环空有大的裂隙仍然可以正常钻进。