高河能源定向千米钻机交流材料.

高河能源定向千米钻机汇报材料山西潞安集团高河能源有限公司一、引入定向千米钻机背景介绍二、定向千米钻机在高河能源使用情况三、定向千米钻机在现场施工做法四、定向千米钻机在管理方面做法五、定向千米钻机存在问题一、引入定向千米钻机背景介绍随着高河能源有限公司2012年由基建矿井转型为生产型矿井，采、掘活动的延伸，地应力及瓦斯压力也随之不断增大，瓦斯预警及超限事故时有发生。原有瓦斯抽放钻孔工艺存在钻孔施工距离短、预抽期短，影响单进等缺点且无法实现区域性防突。无法满足公司采、掘、抽的衔接需要，给安全管理带来隐患。为有效解决瓦斯制约高效生产的难题，公司于2011年11月先后引进澳大利亚威利朗沃公司VLD-1000钻机、中煤科工集团重庆研究院ZYWL-6000D钻机、中煤科工集团西安研究院ZDY6000LD钻机、沈阳北方交通重工集团ZDY3500L（A）四家共计5台井下定向千米钻机在高河能源有限公司井下施工瓦斯抽采钻孔。高河能源有限公司主采3#煤层，平均煤厚6.67m，煤质为贫瘦煤为主，经测定煤的坚固性系数f=0.38-0.43(打钻塌孔现象严重)，煤层透气性为0.0004597-0.2621m3/min·hm，煤质疏松，属于较难抽放型煤层。二、定向千米钻机在高河能源使用情况（一）高河能源煤层情况二、定向千米钻机在高河能源使用情况1、澳大利亚威利朗沃公司VLD-1000钻机澳钻于2011.11.24--2012.2.1在北胶与北东回4#横贯处（原北胶迎头）进行试验阶段钻进。2012年2月2日至今分别在W1305回风顺槽、E1302回风顺槽、W2307回风与瓦排迎头等共计16个钻场由矿上施工钻进。该钻机共完成钻进113个钻孔，累计钻进73038m，其中煤孔主孔最深达753m，岩孔最深达474m。（二）定向千米钻机在高河能源使用情况概述2、中煤科工集团西安研究院ZDY6000LD钻机西安于2012.5.8--2012.8.19在北东回与北胶4#横贯处（北东回大巷内）进行试验阶段钻进。2012年8月29日至今分别在E1302回风顺槽、E1305胶带顺槽、W2307回风顺槽等共计6个钻场由矿上施工钻进。该钻机共完成钻进155个钻孔，累计钻进33775m，其中煤孔主孔最深达708m，岩孔最深达330m。二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（二）、定向千米钻机在高河能源使用情况概述3、中煤科工集团重庆研究院ZYWL-6000D钻机重庆钻机于2011.12.23--2012.10.1在北辅与北东回7#横贯处（原北东回迎头）进行试验阶段钻进，共完成钻进18个设计煤孔，累计钻进8551m，其中主孔最深达555m。二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（二）、定向千米钻机在高河能源使用情况概述4、沈阳北方交通重工集团ZDY3500L（A）钻机于2012.11.6--2012.12.1共计25天在E1302回风顺槽15#横贯处进行试验阶段钻进，共完成钻进3个设计岩石钻孔，累计施工894m，其中岩孔主孔最深达318m。二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（二）、定向千米钻机在高河能源使用情况概述为发挥定向千米钻机最大优势，千米钻机打设工作面超前预抽、掘进巷道掘前预抽、高位顶板裂隙带等多种形式钻孔的来降低掘进过程中工作面、回采工作面煤体内瓦斯以及回采工作面采空区瓦斯。施工钻探地质构造钻孔探明煤体前方地质构造赋存情况。公司自2011年11月引进第一台定向千米钻机以来，5台钻机已分别在北胶大巷迎头、E1302回风顺槽、W2307回风与瓦排迎头（共计26个钻场）施工进尺累计11.8万m。2014年1-6月份累计钻进4.5万m。二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（三）、定向千米钻机在高河能源施工钻孔类型二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（三）、定向千米钻机在高河能源施工钻孔类型1、巷道掘前预抽钻孔W2307回风、瓦排迎头瓦斯含量W值在9.66m3/t—15.26m3/t,瓦斯压力P值在0.66—1.27Mpa，煤体破碎。2014.3.1至今由澳钻共施工19个钻孔，累计钻孔进尺22560m，主孔、支孔深度在450m以上的有43个，主孔最深达507m。二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（三）、定向千米钻机在高河能源施工钻孔类型2、工作面超前预抽2012.5.8—2012.8.9由西安钻机在北东回与北胶4#横贯处施工钻孔。该区域瓦斯含量W值为10.5m3/t，瓦斯压力P值为0.79Mpa。共施工10个钻孔。累计施工10590m，完成主孔、支孔深度在500m以上有12个，主孔最深达708m。二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（三）、定向千米钻机在高河能源施工钻孔类型3、高位顶板裂隙带钻孔2013.3.25—2013.10.12由澳钻、西安钻机分别在E1302回风顺槽2#、6#横贯处施工钻孔。共施工12个钻孔。累计5112m，完成主孔、支孔深度在300m以上有12个，主孔最深达360m。二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（三）、定向千米钻机在高河能源施工钻孔类型4、探地质构造钻孔2013.11.18—2014.2.16由澳钻在南辅大巷迎头施工钻孔。该区域瓦斯含量W值为7.5m3/t,瓦斯压力P值为0.35Mpa。共施工8个钻孔。累计10548m，主孔、支孔深度在400m以上有15个，主孔最深达489m。二、定向千米钻机在高河能源使用情况概述（三）、定向千米钻机在高河能源施工钻孔类型由于钻进时前方煤体赋存情况不清晰，钻进过程中时常出现突然遇岩石的情况（顶板、底板或地质构造），为施工长距离钻孔或特定设计钻孔带来难题。高河能源在施工过程中通过压力表信息反馈以及气水分离装置返渣情况判断处目前孔内钻进情况，通过开设分支钻孔可保证钻头始终在煤体内钻进，减少无用钻孔的施工，提高单孔瓦斯抽放量。下图为澳钻在北胶施工1#钻孔时，前方煤体赋存情况不清晰，钻进过程中突然遇岩。探明的地质数据信息为日后掘进提供过充分的参考。三、定向千米钻机在现场施工做法（1）控制钻孔探明前方煤层顶底板及赋存地质构造三、定向千米钻机在现场施工做法-12-11-10-9-8-7-6-5-4-3-2-10123456789101112131415020406080100120140160180200220240260280300320340360380400420440460480500520540560580600GH7#-1-孔深(m)高度(m)断层Fn12DesignProfile红色虚线为钻场前方资料提供的煤层情况3#煤层红色实线为1#钻孔设计钻进轨迹钻孔前方可能遇见的断层情况（位置、落差等）蓝色实线为1#钻孔实际钻进轨迹钻孔钻进过程中通过钻机压力表显示及返水情况判断断层实际情况钻进时通过开分支孔探煤层顶底板确定煤层情况在施工瓦斯抽采钻孔过程中塌孔、抱钻甚至埋钻现象常发生，造成经济损失，完成后的钻孔在煤质松软区域容易出现塌孔，严重影响钻孔的瓦斯抽放效果。高河能源在施工过程中当遇煤层松软区域钻进时，通过精准控制定向先将钻头进入到顶底板或开分支越过松软区域，远离抱钻区，这会大大减少钻进过程中的抱钻、埋钻风险，同时也提高钻孔的成孔率。重庆钻机在北东回施工5#钻孔时，钻孔开孔前方25m-75m段赋存两个断层，煤体破碎严重，煤质疏松，多次出现塌孔及抱钻现象。对该区域进行瓦斯含量测定，瓦斯含量W值为10.2m3/t,瓦斯压力P值为0.72Mpa。三、定向千米钻机在现场施工做法（2）通过定向功能越过松软抱钻区域三、定向千米钻机在现场施工做法-10-505101520250255075100125150175200225250275300325350375400425450475500525550北胶与北东回7#联巷5＃孔设计-BoreholeDepth孔深(Rod钻杆)(m)VerticalDeviation(U/D-上/下偏移)(m)在施工高位顶板裂隙带钻孔过程中，要求钻头终孔位置布置在煤层顶板之上裂隙带层位中，通过裂隙尽可能抽放回采工作面采空区瓦斯，解决工作面回采过程中上隅角瓦斯抽放难题。短距离裂隙带钻孔施工距离短，裂隙带中有效距离不足，抽放效果不明显。下图为西安钻机在E1302回风顺槽顺利施工300m顶板裂隙带长距离钻孔。三、定向千米钻机在现场施工做法（3）通过开分支钻孔控制钻头至预定层位三、定向千米钻机在现场施工做法-50-48-46-44-42-40-38-36-34-32-30-28-26-24-22-20-18-16-14-12-10-8-6-4-20246810121416182022242628303234363840424446485052545658600153045607590105120135150165180195210225240255270285300315330E2302回风瓦排-1#-BoreholeDepth(m)VerticalDisplacement(m)粉砂岩中粒砂岩砂质泥岩·砂质泥岩粉砂岩泥岩粉砂岩细粒砂岩煤层高河能源在定向钻机钻进时改进工艺后采用先扩孔，水泥注浆封孔后再钻进，高压注浆泵可将水泥注满孔内同时也注入孔壁周围缝隙内，当钻场周围煤壁上出现水泥浆液时通过压力控制停止注浆。保证了孔内及孔壁周围煤体的封闭性，提高瓦斯抽放效果。W2307回风迎头定向钻孔测量压差1.02-4.08，平均浓度45%，最高浓度90.7%。W2307回风帮部普通钻孔测量压差1.02-9.18，平均浓度28%，最高浓度56.5%。三、定向千米钻机在现场施工做法（4）水泥注浆封孔，减少煤墙裂隙，提高抽放效果三、定向千米钻机在现场施工做法扩孔钢质封孔管泄压、透气管煤壁石膏封堵石膏封堵注浆管在瓦斯赋存高的区域内打钻时有出现喷孔现象、喷出瓦斯容易造成钻场内瓦斯积聚，致使瓦斯超限，造成事故隐患。而高河煤矿在使用定向钻机钻进过程中，孔口安装局部防喷装置与气水分离装置可做到边打变抽，钻进时孔内高瓦斯或高压水喷出后进行自动泄压，同时也自动将喷出瓦斯引入接抽管路，保证钻场环境瓦斯浓度不超限，保护了人员和机器的安全。严格的执行标准保证了2014年前半年定向千米钻机作业现场瓦斯零预警、零超限事故发生。三、定向千米钻机在现场施工做法（5）严格安装孔口防喷、气水分离装置三、定向千米钻机在现场施工做法高河能源定向钻孔封孔管使用经历三个阶段第一阶段：2011年11月--2012年6月期间使用Φ108mm钢质管，管内径Φ100mm，但是定向钻头Φ96mm，钻杆Φ70mm，容易造成返渣不畅，引起堵孔抱钻。第二阶段：2012年7月—2013年9月期间将封孔管改为Φ114mm钢质地质管，内径Φ108mm，扩大内径返渣较为顺利。可钢质封孔管为工作面日后掘进与回采割煤埋下隐患，容易碰撞产生火花，因此取消此类型封孔管。第三阶段：2013年9月至今，采用PVC材质封孔管无法满足孔口防喷装置20kg的重量负荷，高河能源采用Φ133mm，800mm长钢质管作为孔口段，通过短节连接Φ125mm，4mPVC管，封孔16m，解决以上问题。（6）改进封口管，减小塌孔造成返渣不畅高河能源在施工定向钻孔过程中会遇到前方煤层倾角为负，施工钻孔为下行钻孔（俯孔），长距离施工过程中，孔内变化复杂，如遇钻孔返渣不彻底，容易发生煤渣埋钻或掉钻事故，影响正规循环作业及财产损失。针对此类型钻孔高河能源采用完善岗位作业标准，钻工严格执行的的方法，例如岗位标准中要求：“下行钻孔钻进过程中，在正常钻进和开分支钻进时保持钻机泥浆泵常开；在维护检修以及处理其他问题时保持静压水阀门常开，保证孔内水维持在流动状态，防止煤渣积聚在钻孔底部引起孔内事故，直至退出所有钻杆并网接抽”。三、定向千米钻机在现场施工做法（7）完善钻进岗位作业标准，减少孔内事故风险定向钻孔钻进距离长，钻孔内表面积大，为高瓦斯抽放提供了保障。高河能源对完成钻孔进行孔孔测量分析，有利于时时监测孔内异常变化，了解钻孔抽放峰值及变化曲线。例如西安钻机于2013年3月在E1302回风顺槽施工8个350m顶