大倾角定点贯通钻孔轨迹精准控制工艺.pdf
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1、大倾角定点贯通钻孔轨迹精准控制工艺白志强宋庆平刘建刚史志强(甘肃靖远煤电股份有限公司 红会第一煤矿甘肃 白银)摘 要:甘肃靖远煤电股份有限公司红会第一煤矿南 综放工作面受上部 位置老窑水仓威胁开采前必须探放在 工作面回风顺槽采用全断面定向钻机施工了两个精准导通水仓定向钻孔孔深分别是、最大高差.总结大倾角下“钻杆螺杆马达定向钻头”慢速回转复合开孔工艺、“滑动定向慢速复合”增斜工艺、后直线段地层异性慢速回转角度补偿工艺以及上下位移与平均协同控制工艺为类似矿井探放水提供参考关键词:老空水大倾角贯通钻孔钻孔轨迹控制中图分类号:.文献标识码:文章编号:()随着煤矿向深部开采采煤工作面面临的水害类型越来越
2、复杂、水害越来越严重尤其是大采高的综放工作面受采动影响冒落带和裂隙带发育程度高容易受附近含水地质体威胁 定向钻进技术轨迹精准可控在煤矿井下探放水中发挥越来越重要的作用在老空水、顶底板水探查以及注浆加固中得到成功应用 在钻孔的轨迹控制方面滑动钻进和复合钻进有较好的研究基础但是测量仪器在大倾角下存在较大方位误差大倾角下的轨迹精准控制问题研究较少甘肃靖远煤电股份有限公司红会第一煤矿南 综放工作面上方 处白银会通煤业公司水仓大量积水威胁南 工作面回采安全决定采用定向钻孔精准贯通疏放 大高差精准定点贯通需要应对大倾角开孔、大倾角下方位角误差大、轨迹超前预测及控制等问题 经过科学分析与控制成功施工贯通孔
3、个孔深分别是、最大高差.单孔最大出水量/开发大倾角下钻孔保直钻进、增斜钻进、精准贯通等作业的轨迹控制技术 钻孔轨迹计算与控制.钻孔轨迹计算方法目前煤矿井下定向钻孔轨迹采用均角全距法求解见图 钻孔轨迹分成上下视图和左右视图 轴为钻孔轨迹在勘探线(主设计方位线)上的投影也叫做水平投影 坐标代表钻孔在水平面上投影距离开孔点的平距 轴指在水平面上过开孔点与 轴相互垂直的一条线 轴指在竖直平面内过开孔点的一条线 以开孔点作为基准点钻孔轨迹用多个通过两测量点 和 的直线线段描述图 钻孔轨迹投影示意图图 均角全距法计算原理示意图 和 的直线线段的倾角和方位角采用两个测点的倾角和方位角的平均值计算即所谓的均角
4、全距法 ()()()()()()()()式中:两个测量点之间钻杆长度 测点的倾角 测点的方位角 测点的倾角 测点的方位角为控制钻孔精准贯通要控制平距和上下位移否则当钻孔上下位移达到水仓位置时平距不够钻孔倾角较大极易错过水仓巷道进入水仓上部导致贯通失败.钻孔轨迹调整原则用螺杆马达进行煤矿井下近水平定向钻进时不需要钻杆旋转泥浆泵输出冲洗液经旁通阀(或代用接头)进入螺杆马达马达进出口形成压差推动马达转子旋转通过万向轴和传动轴将转速和扭矩传递给钻头达到碎岩目的 通过随钻测斜数据调整弯外管的工具面向角使钻孔的倾角和方位基本达到预定目标螺杆马达的“工具面向角”是通常说的马达“弯头”朝向 钻进过程中改变弯头
5、的朝向使钻孔实现定向弯曲图 是螺杆马达工具面向角与弯头朝向对应关系理论上工具面向角在 以及 时钻孔倾角增大效果明显越靠近增斜效果越明显工具面向角在 时钻孔倾角具有减少效果越靠近附近减斜效果越明显 同样的原则适用于方位角控制工具面向角在 时钻孔方位角具有增大效果越靠近 增方位角效果越明显工具面向角在 时钻孔方位角具有减少效果越靠近 附近减方位角效果越明显 轨迹控制方案.开孔段煤层较厚开孔段需要下 套管为便于下套管以及为轨迹控制奠定基础开孔段的保直钻进尤为重要 研究孔底钻具的结构特性及钻杆的尺寸和结构钻具的抗弯刚度对钻孔的偏斜影响较大里马诺夫提出在纵向力和倾倒力矩的作用下孔底钻具的偏斜值.造斜段为
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