井下水平长钻孔定向钻进装备及工艺技术(43页)
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11
钻杆特点
钻杆抗拉强度 ≥950 kN 抗扭强度 ≥6000 Nm。
12
3.2 孔底测量探管
最长工作时间 达45天，超进 口产品近50%
测量精度 提高1倍
可反复充电，循 环使用
测量探管
13
3.2 孔底测量探管精度指标
14
3.3 孔口监视器
15
3.3.1 钻孔轨迹设计软件界面
16
3.3.1 钻孔轨迹参数设计界面
目标位置，钻孔纵向偏差不足1m，横向摆动不超过8m，体现出了我国定向钻进装备和
工艺的最高水平。
32
垂直位移 (m)
50
45 4.2 陕西长武亭南煤矿一期
40
35
30
25
20
15 10 开孔倾角- 2.3 度 5
红色线条为设计轨迹 蓝色线条为实测轨迹 黑色线条为煤层顶底板曲线
0
-5
-10
-15
-20
17
2.3.2 随钻测量系统主界面
18
2.3.2 探管检测、测量操作界面
19
3.4 钻头
20
3.5 螺杆马达
测斜仪
无磁钻杆
旁通阀
马达
万向轴
传动轴
钻头
螺杆马达组合结构示意图
21
3.5 螺杆马达
螺杆马达结构图
22
螺杆马达主要技术参数
进口φ73螺杆钻具按不同分类方式的主要技术参数表
23
3.5 螺杆马达
钻孔轨迹设计与分析软件开发
应用效果：实现了长钻孔和分支孔在抽采区域的均匀布置
27
四 定向钻进工艺研究
宁夏汝萁沟煤矿实钻轨迹
28
五 推广应用情况
定向钻进装备已在我国22个矿井进行推广应用，累计 施工瓦斯抽采钻孔近257745m，不但为煤矿企业的安全生 产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用，为煤 矿企业带来可观的经济效益。截至2010年11月我院已累 计销售44余台套煤矿井下定向钻进装备。
300m。
31
5.1 陕西长武亭南煤矿一期
钻孔轨迹示意图
1# 主孔终孔深度1046m，创造了我国煤矿井下瓦斯抽放水平定向钻孔的最高记录，
并施工3个分支孔，1-1分支和1-3分支从回顺巷道中靶穿出； 2# 主孔深度822m，施工
1个分支孔，从运顺巷道中部中靶穿出。
钻进最高时效26.4m/h， 平均进尺 160m/d；终孔直径 96mm 。在1000m的设计
a. 能够满足定向不同钻进的需要； b. 工作性能稳定，工作基本参数能够满足配套
机具的要求； c. 使用寿命长，可以满足施工千米近水平钻孔
的能力。
24
3.6 无磁钻杆
无磁钻杆分为上无磁和下无磁钻杆。
25
四 定向钻进工艺研究
多级无孔底侧钻分支技术
螺 杆 马 达
分 支 钻 孔
26
四 定向钻进工艺研究
30
五 推广应用情况
● 阳泉煤业集团新景煤矿，最深孔600m。 ● 神华神东保德煤矿，最深孔984m。 ● 山西焦煤杜儿平矿，最深孔570m。 ● 西山矿务局汾西煤矿，最深孔552m。 ● 山西焦煤双柳煤矿，最深孔744m。 ● 铜川矿务局陈家山煤矿，最深孔648m。 ● 晋城煤业集团寺河煤矿，最深孔1059m。 ● 晋城煤业集团沁秀公司岳成煤矿，最深孔
8
三 随钻测量定向钻进系统
9
3.1 高强度大通孔钻杆
a. 能够进行孔底马达定向钻进 (内径≥55mm)； b. 具有传输测量定向信号的能力; c. 能够进行大直径钻孔回转钻进(扭矩
≥3000Nm)； d. 具有施工千米近水平钻孔和分支孔的能力。
10
3.1 高强度大通孔钻杆
中心通缆式高强度大通孔钻杆
-25
-30
-35
-40
-45
-50
-55
-60 0
100
Baidu Nhomakorabea
200
300
400
500
600
700
800
钻孔深度 (m)
终孔深度:1046m 测量深度:1038m
900
1,000
1,100
33
50
45
40
35
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15 10 开孔倾角- 2.3 度 5
红色线条为设计轨迹 蓝色线条为实测轨迹 黑色线条为煤层顶底板曲线
垂直位移 (m)
0
-5
-10
-15
-20
-25
-30
-35
终孔深度:822m
-40
测量深度:816m
-45
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钻孔深度 (m)
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4.2 陕西长武亭南煤矿一期
35
4.2 陕西长武亭南煤矿一期
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5.3 宁煤汝箕沟煤矿
29
五 推广应用情况
● 陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔810m。 ● 陕西长武亭南煤矿一期，最深孔1046m。 ● 陕西长武亭南煤矿二期，最深孔830m。 ● 神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔961m。 ● 金能公司二矿 ，最深孔600m。 ● 晋城煤业集团成庄矿，最深孔600m。 ● 阳泉煤业集团石港煤矿，最深孔510m。
32215钻场设计与实钻轨迹平面图
37
5.4 山西焦煤杜儿坪煤矿
构造及陷落柱较多，对钻孔控制技术要求较高
施工总进尺3775m，最大进尺570m，主孔从6个陷落柱穿过
杜儿坪煤矿定向钻进实钻轨迹
38
5.5 山西阳煤集团新景煤矿
煤层相对松软，瓦斯喷孔严重，钻孔成孔困难
煤层f系数0.5左右，施工总进尺1202m，其中主孔孔深405m 新景煤矿定向钻进实钻轨迹图
3
一、设备研发背景
水平定向长钻孔是国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径。
主要优点 ➢ 有效距离长 ➢ 多分支孔 ➢ 钻进效率高 ➢ 一孔多用 ➢ 集中抽采
4
一、设备研发背景
2.存在问题
澳大利亚VLD钻机
5
一、设备研发背景
2.存在问题
15~18
国外 国内
8~10
15
1~2
高价销售 孔内事故多 售后服务滞后
价格(百万)
服务周期(天)
国外设备使用效果不理想，严重制约着瓦斯高效抽采
6
二 履带定向钻进钻机 ZDY6000LD(A) ZDY6000LD ZDY4000LD
7
二 履带定向钻进钻机
可实现定向功能的机型：
ZDY4000LD
ZDY6000LD
ZDY6000LD(A)
适应中型矿井巷道断面 适应中大型矿井巷道断面 适应大型矿井巷道断面 （长4m×宽4m×高3m） （长6m×宽4m×高3m） （长6m×宽6m×高3m）
井下定向水平长钻孔 装备及配套工艺技术
1
目录
一、设备研发背景 二、履带定向钻进钻机 三、随钻测量定向钻进系统 四、定向钻进工艺研究 五、现场应用 六、与国外定向装备主要技术性能对比
2
一、设备研发背景
传统的钻孔施工设备及工艺不能完全满足瓦斯高效抽采的需求。
存在问题 ➢ 钻孔深度有限 ➢ 钻孔数量多 ➢ 劳动强度大 ➢ 施工周期长 ➢ 封孔质量差
钻杆特点
钻杆抗拉强度 ≥950 kN 抗扭强度 ≥6000 Nm。
12
3.2 孔底测量探管
最长工作时间 达45天，超进 口产品近50%
测量精度 提高1倍
可反复充电，循 环使用
测量探管
13
3.2 孔底测量探管精度指标
14
3.3 孔口监视器
15
3.3.1 钻孔轨迹设计软件界面
16
3.3.1 钻孔轨迹参数设计界面
目标位置，钻孔纵向偏差不足1m，横向摆动不超过8m，体现出了我国定向钻进装备和
工艺的最高水平。
32
垂直位移 (m)
50
45 4.2 陕西长武亭南煤矿一期
40
35
30
25
20
15 10 开孔倾角- 2.3 度 5
红色线条为设计轨迹 蓝色线条为实测轨迹 黑色线条为煤层顶底板曲线
0
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-10
-15
-20
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2.3.2 随钻测量系统主界面
18
2.3.2 探管检测、测量操作界面
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3.4 钻头
20
3.5 螺杆马达
测斜仪
无磁钻杆
旁通阀
马达
万向轴
传动轴
钻头
螺杆马达组合结构示意图
21
3.5 螺杆马达
螺杆马达结构图
22
螺杆马达主要技术参数
进口φ73螺杆钻具按不同分类方式的主要技术参数表
23
3.5 螺杆马达
钻孔轨迹设计与分析软件开发
应用效果：实现了长钻孔和分支孔在抽采区域的均匀布置
27
四 定向钻进工艺研究
宁夏汝萁沟煤矿实钻轨迹
28
五 推广应用情况
定向钻进装备已在我国22个矿井进行推广应用，累计 施工瓦斯抽采钻孔近257745m，不但为煤矿企业的安全生 产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用，为煤 矿企业带来可观的经济效益。截至2010年11月我院已累 计销售44余台套煤矿井下定向钻进装备。
300m。
31
5.1 陕西长武亭南煤矿一期
钻孔轨迹示意图
1# 主孔终孔深度1046m，创造了我国煤矿井下瓦斯抽放水平定向钻孔的最高记录，
并施工3个分支孔，1-1分支和1-3分支从回顺巷道中靶穿出； 2# 主孔深度822m，施工
1个分支孔，从运顺巷道中部中靶穿出。
钻进最高时效26.4m/h， 平均进尺 160m/d；终孔直径 96mm 。在1000m的设计
a. 能够满足定向不同钻进的需要； b. 工作性能稳定，工作基本参数能够满足配套
机具的要求； c. 使用寿命长，可以满足施工千米近水平钻孔
的能力。
24
3.6 无磁钻杆
无磁钻杆分为上无磁和下无磁钻杆。
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四 定向钻进工艺研究
多级无孔底侧钻分支技术
螺 杆 马 达
分 支 钻 孔
26
四 定向钻进工艺研究
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五 推广应用情况
● 阳泉煤业集团新景煤矿，最深孔600m。 ● 神华神东保德煤矿，最深孔984m。 ● 山西焦煤杜儿平矿，最深孔570m。 ● 西山矿务局汾西煤矿，最深孔552m。 ● 山西焦煤双柳煤矿，最深孔744m。 ● 铜川矿务局陈家山煤矿，最深孔648m。 ● 晋城煤业集团寺河煤矿，最深孔1059m。 ● 晋城煤业集团沁秀公司岳成煤矿，最深孔
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三 随钻测量定向钻进系统
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3.1 高强度大通孔钻杆
a. 能够进行孔底马达定向钻进 (内径≥55mm)； b. 具有传输测量定向信号的能力; c. 能够进行大直径钻孔回转钻进(扭矩
≥3000Nm)； d. 具有施工千米近水平钻孔和分支孔的能力。
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3.1 高强度大通孔钻杆
中心通缆式高强度大通孔钻杆
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Baidu Nhomakorabea
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钻孔深度 (m)
终孔深度:1046m 测量深度:1038m
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15 10 开孔倾角- 2.3 度 5
红色线条为设计轨迹 蓝色线条为实测轨迹 黑色线条为煤层顶底板曲线
垂直位移 (m)
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终孔深度:822m
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测量深度:816m
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钻孔深度 (m)
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4.2 陕西长武亭南煤矿一期
35
4.2 陕西长武亭南煤矿一期
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5.3 宁煤汝箕沟煤矿
29
五 推广应用情况
● 陕西彬长大佛寺煤矿，最深孔810m。 ● 陕西长武亭南煤矿一期，最深孔1046m。 ● 陕西长武亭南煤矿二期，最深孔830m。 ● 神华宁煤汝箕沟煤矿，最深孔961m。 ● 金能公司二矿 ，最深孔600m。 ● 晋城煤业集团成庄矿，最深孔600m。 ● 阳泉煤业集团石港煤矿，最深孔510m。
32215钻场设计与实钻轨迹平面图
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5.4 山西焦煤杜儿坪煤矿
构造及陷落柱较多，对钻孔控制技术要求较高
施工总进尺3775m，最大进尺570m，主孔从6个陷落柱穿过
杜儿坪煤矿定向钻进实钻轨迹
38
5.5 山西阳煤集团新景煤矿
煤层相对松软，瓦斯喷孔严重，钻孔成孔困难
煤层f系数0.5左右，施工总进尺1202m，其中主孔孔深405m 新景煤矿定向钻进实钻轨迹图
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一、设备研发背景
水平定向长钻孔是国内外瓦斯高效抽采的主要技术途径。
主要优点 ➢ 有效距离长 ➢ 多分支孔 ➢ 钻进效率高 ➢ 一孔多用 ➢ 集中抽采
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一、设备研发背景
2.存在问题
澳大利亚VLD钻机
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一、设备研发背景
2.存在问题
15~18
国外 国内
8~10
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1~2
高价销售 孔内事故多 售后服务滞后
价格(百万)
服务周期(天)
国外设备使用效果不理想，严重制约着瓦斯高效抽采
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二 履带定向钻进钻机 ZDY6000LD(A) ZDY6000LD ZDY4000LD
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二 履带定向钻进钻机
可实现定向功能的机型：
ZDY4000LD
ZDY6000LD
ZDY6000LD(A)
适应中型矿井巷道断面 适应中大型矿井巷道断面 适应大型矿井巷道断面 （长4m×宽4m×高3m） （长6m×宽4m×高3m） （长6m×宽6m×高3m）
井下定向水平长钻孔 装备及配套工艺技术
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目录
一、设备研发背景 二、履带定向钻进钻机 三、随钻测量定向钻进系统 四、定向钻进工艺研究 五、现场应用 六、与国外定向装备主要技术性能对比
2
一、设备研发背景
传统的钻孔施工设备及工艺不能完全满足瓦斯高效抽采的需求。
存在问题 ➢ 钻孔深度有限 ➢ 钻孔数量多 ➢ 劳动强度大 ➢ 施工周期长 ➢ 封孔质量差