煤层顶板高位定向钻孔扩孔钻杆接头有限元分析 被引量：12

1

作者 赵建国 刘建林 鄢忠方 《煤矿机械》 北大核心 2019年第12期67-71,共5页

依据正向加压扩孔与反向回拉扩孔钻进工艺方法原理,建立顶板高位大直径定向钻孔扩孔钻 杆弯曲姿态几何模型;将钻杆弯曲与钻孔轨迹弯曲叠加,计算出2种扩孔钻进方法钻杆最大综合全角弯曲 强度分别为2°~2.5°/3 m、1°~1.5
... 依据正向加压扩孔与反向回拉扩孔钻进工艺方法原理,建立顶板高位大直径定向钻孔扩孔钻 杆弯曲姿态几何模型;将钻杆弯曲与钻孔轨迹弯曲叠加,计算出2种扩孔钻进方法钻杆最大综合全角弯曲 强度分别为2°~2.5°/3 m、1°~1.5°/3 m;以此为基础建立钻杆公、母接头及装配体三维模型,通过 无缝接口导入ABAQUS有限元分析软件;依据扩孔钻进实际工况与钻杆综合弯曲强度计算结果,设置边界 条件,施加压力、拉力、弯矩与扭矩等外部载荷,开展有限元数值模拟分析;得出正向加压扩孔与反向回 拉扩孔工况条件下,造斜孔段与保直孔段钻杆公、母接头最大应力分布特征,对于顶板高位大直径定向 钻孔扩孔钻杆的合理使用具有指导意义。 展开更多

关键词 顶板高位定向钻孔 扩孔钻杆 有限元分析

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顶板高位定向钻孔正向多级大直径扩孔技术 被引量：7

2

作者 贾明群 《工矿自动化》 北大核心 2020年第8期117-122,共6页

顶板高位定向钻孔是煤矿井下采动卸压瓦斯治理的重要手段,受钻进装备限制,顶板高位定向钻孔一次成孔直径小,需孔群布置才能达到良好的抽采效果。针对该问题,开发了先施工定向先导孔、再利用钻机回转钻杆带动孔内扩孔钻头对先导孔进行分... 顶板高位定向钻孔是煤矿井下采动卸压瓦斯治理的重要手段,受钻进装备限制,顶板高位定向钻孔一次成孔直径小,需孔群布置才能达到良好的抽采效果。针对该问题,开发了先施工定向先导孔、再利用钻机回转钻杆带动孔内扩孔钻头对先导孔进行分级增扩的顶板高位定向钻孔正向多级大直径扩孔技术。基于等转矩原理分析确定了扩孔直径级配参数,研制选配了螺旋刀翼型组合式扩孔钻头、高强度高韧性扩孔钻杆、大功率定向钻机、高压大流量泥浆泵车等钻进装备。在山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司寺河矿W1304工作面进行现场试验,结果表明采用正向多级大直径扩孔技术可使顶板高位定向钻孔直径由96 mm增大至153 mm,工作面回采期间回风最大瓦斯体积分数为0.47%,直径153 mm钻孔瓦斯抽采流量为直径96 mm钻孔的近3倍,瓦斯抽采效果显著。 展开更多

关键词 煤矿瓦斯治理 采动卸压瓦斯治理 瓦斯抽采 顶板高位定向钻孔 正向多级大直径扩孔 等转矩扩孔 扩孔转矩 扩孔装备

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大直径顶板高位定向钻孔在复杂地层钻进工艺的应用分析 被引量：8

3

作者 田中福 《煤炭技术》 CAS 2020年第9期33-35,共3页

定向长距离大直径钻孔瓦斯抽采技术是治理工作面瓦斯隐患的一项新技术,但在施工大直径顶板高位定向钻孔时,会遇到破碎地层和缩颈泥岩,再加之施工煤层顶板时钻孔返渣较多,经常会遇到塌孔、卡钻事故,影响了大直径顶板高位定向钻孔的瓦斯... 定向长距离大直径钻孔瓦斯抽采技术是治理工作面瓦斯隐患的一项新技术,但在施工大直径顶板高位定向钻孔时,会遇到破碎地层和缩颈泥岩,再加之施工煤层顶板时钻孔返渣较多,经常会遇到塌孔、卡钻事故,影响了大直径顶板高位定向钻孔的瓦斯抽采效果。通过在刘庄煤矿进行试验,研究大直径顶板高位定向钻孔在复杂地层钻进的事故原因,通过采用注浆加固技术稳固孔壁和复合钻进工艺,有效解决了问题。 展开更多

关键词 大直径顶板高位定向钻孔 瓦斯抽采 断层 注浆加固 复合钻进 工业性试验

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不同通风方式下顶板高位定向钻孔瓦斯抽放效果研究 被引量：3

4

作者 张志敏 《煤炭与化工》 CAS 2021年第11期107-110,113,共5页

顶板高位定向钻孔配合上隅角埋管抽放是解决综采工作面采空区瓦斯聚积、回风流瓦斯浓度高的主要手段,顶板高位定向钻孔抽放采空区聚积瓦斯期间,工作面不同通风方式对钻孔的抽放量影响差异较大。通过对常村煤矿W3309综采工作面在2种不同... 顶板高位定向钻孔配合上隅角埋管抽放是解决综采工作面采空区瓦斯聚积、回风流瓦斯浓度高的主要手段,顶板高位定向钻孔抽放采空区聚积瓦斯期间,工作面不同通风方式对钻孔的抽放量影响差异较大。通过对常村煤矿W3309综采工作面在2种不同通风方式下的顶板高位定向钻孔抽放量进行监测,结果表明,采用两进一回前置回风比三进一回后置回风顶板高位定向钻孔抽放量高10 m^(3)/min以上,工作面回风流瓦斯浓度下降0.23%,两进一回前置回风较三进一回后置回风更有利于顶板高位定向钻孔抽放,综采工作面瓦斯治理效果明显。同时,通过分析三进一回后置回风通风方式对抽放效果的不利影响因素,并对高位抽放钻孔进行优化,有效解决三进一回后置回风通风方式下瓦斯抽放浓度低、工作面回风流瓦斯浓度偏高问题。 展开更多

关键词 综采工作面 顶板高位定向钻孔 通风方式 抽放效果

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综采工作面通风方式对顶板高位定向钻孔抽采效果的影响及分析 被引量：1

5

作者 赵向东 《山西煤炭》 2020年第4期41-45,共5页

顶板高位定向钻孔是解决综采工作面采空区瓦斯积聚的主要手段,但是综采工作面不同的通风方式对顶板高位定向钻孔抽放效果影响较大。通过监测寺河矿W3309工作面顶板高位定向钻孔的抽放量,比较分析不同通风方式下顶板定向高位钻孔的抽放... 顶板高位定向钻孔是解决综采工作面采空区瓦斯积聚的主要手段,但是综采工作面不同的通风方式对顶板高位定向钻孔抽放效果影响较大。通过监测寺河矿W3309工作面顶板高位定向钻孔的抽放量,比较分析不同通风方式下顶板定向高位钻孔的抽放效果。结果表明:在采用“三进一回”偏Y型后置回风和“两进一回”U+L型前置回风两种不同通风方式下,抽放纯量相差10 m 3/min以上,工作面风流瓦斯体积分数相差0.18%。文章结合这两种通风方式的采空区瓦斯流场分布,对顶板定向高位钻孔进行了优化和补充,有效地解决了采空区瓦斯涌出问题。 展开更多

关键词 顶板定向高位钻孔 通风方式 综采工作面

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顶板高位大直径定向钻孔扩孔新技术探索 被引量：26

6

作者 赵建国 刘建林 +1 位作者 董昌乐 王四一 《煤炭科学技术》 CAS 北大核心 2018年第4期40-45,共6页

针对顶板高位大直径定向钻孔施工过程中暴露的扩孔钻进效率低、钻具工作寿命短等问题,提出扭力冲击旋转扩孔技术与反向回拉扩孔技术。在分析现有扭力冲击器产品用于煤矿井下扩孔钻进可行性与反向回拉扩孔技术难点的基础上,完成了扭力冲... 针对顶板高位大直径定向钻孔施工过程中暴露的扩孔钻进效率低、钻具工作寿命短等问题,提出扭力冲击旋转扩孔技术与反向回拉扩孔技术。在分析现有扭力冲击器产品用于煤矿井下扩孔钻进可行性与反向回拉扩孔技术难点的基础上,完成了扭力冲击器的遴选与改造,研制了216/110 mm型反向回拉式扩孔器,实施了工艺探索试验。试验结果表明:扭力冲击器对于提升顶板高位定向钻孔扩孔效率效果显著,较常规扩孔技术机械钻速提升65%。研制的反向回拉扩孔器工作原理可行,动作可靠,保证回拉扩孔钻进效率的同时,改善扩孔钻具受力工况,对于提升扩孔钻具工作寿命具有积极意义。 展开更多

关键词 顶板高位定向钻孔 扩孔 扭力冲击器 回拉扩孔器

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基于大直径顶板高位定向长钻孔的瓦斯抽采关键参数研究 被引量：5

7

作者 刘向忠 李鹏伟 谢建林 《山西焦煤科技》 CAS 2021年第4期4-8,共5页

为进一步降低瓦斯抽采风险和成本,提高瓦斯抽采效率,以山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿28210工作面为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场试验相结合的分析方法,探讨了综采工作面采空区覆岩运移特性,在此基础上确立了利用大直径顶... 为进一步降低瓦斯抽采风险和成本,提高瓦斯抽采效率,以山西焦煤集团有限责任公司东曲煤矿28210工作面为研究对象,采用理论计算、数值模拟和现场试验相结合的分析方法,探讨了综采工作面采空区覆岩运移特性,在此基础上确立了利用大直径顶板高位定向长钻孔抽采卸压瓦斯的关键性参数。研究结果表明:高位大直径定向钻孔的合理布设位置为顶板上36~50 m,深入采空区距离以15~45 m为宜。施工后回采过程中工作面上隅角的瓦斯浓度始终在0.4%以下,而钻场平均抽采浓度和平均抽采量均随工作面推进呈现一定的规律性,实践验证了大直径顶板高位定性长钻孔可有效保障煤炭安全生产,促进煤与瓦斯共采,为矿井灾害防治与资源合理利用提供了技术方向。 展开更多

关键词 大直径顶板高位定向长钻孔 瓦斯抽采 裂隙带 瓦斯富集区 抽采率

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顶板高位定向长钻孔采空区瓦斯治理关键影响因素研究 被引量：6

8

作者 杨旭 马凯 《能源与环保》 2023年第5期32-37,共6页

针对顶板高位定向长钻孔抽采效果不稳定,无法满足工作面瓦斯动态涌出治理需求等问题,为进一步提高钻孔全生命周期抽采效果,提升“以孔代巷”可替性和普适性,以理论分析、数值模拟、现场试验相结合的方法开展研究,通过研究确定了钻孔施... 针对顶板高位定向长钻孔抽采效果不稳定,无法满足工作面瓦斯动态涌出治理需求等问题,为进一步提高钻孔全生命周期抽采效果,提升“以孔代巷”可替性和普适性,以理论分析、数值模拟、现场试验相结合的方法开展研究,通过研究确定了钻孔施工目标层位,得出了钻孔布置层位、抽采参数及回采期间工作面瓦斯涌出的变化规律,分析了顶板高位定向长钻孔有效治理采空区瓦斯的关键影响因素,可为顶板高位定向长钻孔进一步优化设计和提高抽采效果提供参考。 展开更多

关键词 顶板高位定向长钻孔 采空区 瓦斯治理 以孔代巷 差异化分区布置 动态涌出

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高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采技术在新集二矿的研究分析 被引量：13

9

作者 肖丽辉 陈鱼 +1 位作者 王宽海 孔伟 《煤炭技术》 CAS 2018年第11期201-203,共3页

基于采空区顶板"三带"理论,分析了顶板高位定向钻孔技术瓦斯抽采基本原理,对大直径高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采技术进行了研究分析,并在新集二矿进行了工业性试验。试验结果表明,在新集二矿220112工作面施工的5个大直径... 基于采空区顶板"三带"理论,分析了顶板高位定向钻孔技术瓦斯抽采基本原理,对大直径高位定向钻孔代替高抽巷瓦斯抽采技术进行了研究分析,并在新集二矿进行了工业性试验。试验结果表明,在新集二矿220112工作面施工的5个大直径顶板高位定向钻孔的瓦斯抽采量所占比例与高抽巷几乎一样,通过采用顶板高位定向钻孔与底板穿层钻孔、风机巷顺层钻孔、上隅角埋管等瓦斯治理方式相结合,使工作面回采期间回风瓦斯平均为0.34%,未出现瓦斯异常涌出现象,实现了工作面安全开采。 展开更多

关键词 大直径顶板高位定向钻孔 高抽巷 瓦斯抽采 采空区 新集二矿 工业性试验

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大直径定向钻孔高效成孔钻进技术应用 被引量：16

10

作者 陈沁东 赵建国 杨冬冬 《煤炭工程》 北大核心 2021年第4期49-55,共7页

为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过... 为了提高寺河煤矿工作面上隅角和回风瓦斯的治理效果,根据工作面顶板覆岩地质特征及开采条件,在煤层上覆顶板岩层内施工顶板高位大直径定向钻孔,依据经验公式确定了顶板大直径高位定向钻孔布置层位。针对顶板硬岩大直径定向钻孔施工过程中先导定向钻孔钻进及分级扩孔效率低的问题,将冲击螺杆马达、扭力冲击器与双级双速扩孔钻具分别应用于定向先导孔与扩孔施工,以提高顶板高位大直径定向钻孔整体施工效率。应用效果表明:冲击螺杆马达成孔技术与扭力冲击旋转扩孔技术提速效果显著,最高钻进速率分别为13.6m/h和11.1m/h,最终形成的?200mm大直径高位定向长钻孔保证了钻孔轨迹在煤层顶板裂隙带内有效延伸,实现了对采动卸压瓦斯的持续稳定抽采,取得了良好的瓦斯抽采和治理效果,平均单孔瓦斯抽采量达到3.36m^(3)/min,单孔瓦斯瞬时最大抽采量可达26.0m^(3)/min。 展开更多

关键词 顶板高位定向钻孔 大直径 冲击螺杆马达 扭力冲击器 双级双速

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以孔代巷瓦斯抽采工艺技术应用 被引量：2

11

作者 乔伟 《矿业安全与环保》 CAS 北大核心 2024年第3期92-96,106,共6页

为解决新源煤矿12214工作面上隅角瓦斯超限问题,考察了该工作面顶板岩性,研究了顶板裂隙带范围及其对采空区瓦斯流动聚积的影响,对瓦斯涌出量来源进行了分析,确定在不同层位施工一组共7个顶板高位定向长钻孔进行瓦斯抽采,并与一段高抽... 为解决新源煤矿12214工作面上隅角瓦斯超限问题,考察了该工作面顶板岩性,研究了顶板裂隙带范围及其对采空区瓦斯流动聚积的影响,对瓦斯涌出量来源进行了分析,确定在不同层位施工一组共7个顶板高位定向长钻孔进行瓦斯抽采,并与一段高抽巷瓦斯抽采效果进行对比。结果表明:历经5个月回采,顶板高位定向长钻孔组与高抽巷平均抽采瓦斯浓度分别为17.24%、21.32%,抽采瓦斯纯流量分别为3.71、3.37 m^(3)/min,回采期间上隅角平均瓦斯浓度分别为0.42%、0.49%。研究表明,顶板高位定向长钻孔影响范围比高抽巷大,抽采瓦斯纯流量提高了10.09%,施工成本比高抽巷低,且施工效率更高,极大地缓解了高抽巷掘进速度对采煤工作面投产的制约,证明顶板高位定向长钻孔能够有效替代高抽巷进行矿井瓦斯抽采。 展开更多

关键词 瓦斯抽采 上隅角 瓦斯涌出来源 顶板高位定向长钻孔 高抽巷 瓦斯抽采效果

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煤矿井下双级双速扩孔技术研究与应用 被引量：9

12

作者 赵建国 李泉新 +1 位作者 刘建林 杨冬冬 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第7期133-138,共6页

针对顶板高位大直径定向钻孔分级扩孔综合效率低、钻具安全性差等问题,开发了双级双速扩孔方法,研制了双级双速扩孔钻具,包括直螺杆马达、一级钻头与二级钻头。运用等碎岩比功理论开展双级双速扩孔分级研究,确定了一级钻头与二级钻头切... 针对顶板高位大直径定向钻孔分级扩孔综合效率低、钻具安全性差等问题,开发了双级双速扩孔方法,研制了双级双速扩孔钻具,包括直螺杆马达、一级钻头与二级钻头。运用等碎岩比功理论开展双级双速扩孔分级研究,确定了一级钻头与二级钻头切削分界面直径为157 mm,一级钻头外径为165~172 mm。分别从壳体、马达动力总成、万向轴总成、传动轴总成与连接模块等方面开展设计研究,研制了φ105 mm双级双速螺杆马达。采用参数化设计方法,配套研制了多种规格的一级钻头与二级钻头。现场试验结果表明,双级双速扩孔技术可将高位定向钻孔直径由120 mm一次增扩至200 mm,综合钻进效率得到提高,钻孔瓦斯抽采效果良好,为工作面采动卸压瓦斯高效抽采定向长钻孔快速成孔提供了新方法。 展开更多

关键词 顶板高位定向钻孔 双级双速扩孔 扩孔分级 瓦斯抽采 扩孔钻头

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大埋深高瓦斯矿井瓦斯治理技术研究 被引量：4

13

作者 任奇祥 《能源技术与管理》 2023年第1期25-26,32,共3页

大埋深高瓦斯矿井瓦斯涌出量大、回风巷及上隅角瓦斯浓度易超限,一直是煤矿瓦斯治理技术难题,有效治理回风巷及上隅角瓦斯对保障矿井安全高效生产具有重要意义。针对新源煤矿2^(#)煤层埋深大、瓦斯含量高赋存的特点,研究采用了“顶板高... 大埋深高瓦斯矿井瓦斯涌出量大、回风巷及上隅角瓦斯浓度易超限,一直是煤矿瓦斯治理技术难题,有效治理回风巷及上隅角瓦斯对保障矿井安全高效生产具有重要意义。针对新源煤矿2^(#)煤层埋深大、瓦斯含量高赋存的特点,研究采用了“顶板高位定向长钻孔(全程下筛管)+采空区埋管+顶板高位普通钻孔”瓦斯治理方法,使得采煤工作面回风巷及上隅角最大瓦斯浓度小于0.6%,有效促进了矿井安全高效生产。 展开更多

关键词 瓦斯治理 顶板高位定向长钻孔 埋管抽采 上隅角

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