井下水平長鉆孔定向鉆進(jìn)裝備及工藝技術(shù)課件

1、2022/8/91井下定向水平長鉆孔裝備及配套工藝技術(shù)李泉新 煤炭科學(xué)研究總院西安研究院 裝備研發(fā)中心 2022/8/92目 錄六、與國外定向裝備主要技術(shù)性能對比 五、現(xiàn)場應(yīng)用 四、定向鉆進(jìn)工藝研究三、隨鉆測量定向鉆進(jìn)系統(tǒng) 二、履帶定向鉆進(jìn)鉆機一、設(shè)備研發(fā)背景2022/8/93傳統(tǒng)的鉆孔施工設(shè)備及工藝不能完全滿足瓦斯高效抽采的需求。 鉆孔深度有限 鉆孔數(shù)量多 勞動強度大 施工周期長 封孔質(zhì)量差存在問題一、設(shè)備研發(fā)背景2022/8/94水平定向長鉆孔是國內(nèi)外瓦斯高效抽采的主要技術(shù)途徑。 有效距離長 多分支孔 鉆進(jìn)效率高 一孔多用 集中抽采主要優(yōu)點一、設(shè)備研發(fā)背景2022/8/95一、設(shè)備研發(fā)背景

2、2.存在問題澳大利亞VLD鉆機2022/8/96一、設(shè)備研發(fā)背景2.存在問題國外設(shè)備使用效果不理想，嚴(yán)重制約著瓦斯高效抽采高價銷售孔內(nèi)事故多售后服務(wù)滯外國內(nèi)價格(百萬)服務(wù)周期(天)高價銷售孔內(nèi)事故多售后服務(wù)滯后2022/8/97 ZDY6000LD(A) ZDY6000LD ZDY4000LD 二 履帶定向鉆進(jìn)鉆機2022/8/98適應(yīng)中型礦井巷道斷面（長4m寬4m高3m）適應(yīng)中大型礦井巷道斷面（長6m寬4m高3m）適應(yīng)大型礦井巷道斷面（長6m寬6m高3m）ZDY4000LDZDY6000LDZDY6000LD(A)可實現(xiàn)定向功能的機型：二 履帶定向鉆進(jìn)鉆機2022

3、/8/99三 隨鉆測量定向鉆進(jìn)系統(tǒng) 2022/8/9103.1 高強度大通孔鉆桿 a. 能夠進(jìn)行孔底馬達(dá)定向鉆進(jìn) (內(nèi)徑55mm)； b. 具有傳輸測量定向信號的能力; c. 能夠進(jìn)行大直徑鉆孔回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)(扭矩 3000Nm)； d. 具有施工千米近水平鉆孔和分支孔的能力。2022/8/9113.1 高強度大通孔鉆桿中心通纜式高強度大通孔鉆桿2022/8/912鉆桿特點 鉆桿抗拉強度 950 kN 抗扭強度 6000 Nm。 2022/8/9133.2 孔底測量探管測量探管最長工作時間達(dá)45天，超進(jìn)口產(chǎn)品近50%測量精度提高1倍 可反復(fù)充電，循環(huán)使用2022/8/9143.2 孔底測量探管精度指

4、標(biāo)項目測量范圍測量精度限制條件傾角90900.2水平為0，低于水平為-方位角03601.5傾角：-8484彎頭方向03601.5傾角：-84842022/8/9153.3 孔口監(jiān)視器2022/8/916 3.3.1 鉆孔軌跡設(shè)計軟件界面2022/8/917 3.3.1 鉆孔軌跡參數(shù)設(shè)計界面2022/8/918 2.3.2 隨鉆測量系統(tǒng)主界面 2022/8/919 2.3.2 探管檢測、測量操作界面 2022/8/920 （3）85mm三翼刮刀造斜鉆頭 （4）94mm/153mm擴孔鉆頭3.4 鉆頭2022/8/921測斜儀無磁鉆桿旁通閥馬達(dá)萬向軸傳動軸鉆頭螺桿馬達(dá)組合結(jié)構(gòu)示意圖3.5 螺桿馬達(dá)

5、2022/8/9223.5 螺桿馬達(dá)螺桿馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖2022/8/923進(jìn)口73螺桿鉆具按不同分類方式的主要技術(shù)參數(shù)表外徑mm鉆頭尺寸mm長度m排量lpm轉(zhuǎn)速rpm上緊扭矩Nm輸出扭矩Nm最大過載拉力kN最大鉆壓kN7382-1142.85113-350 140 -37516202578927螺桿馬達(dá)主要技術(shù)參數(shù)2022/8/9243.5 螺桿馬達(dá) a. 能夠滿足定向不同鉆進(jìn)的需要； b. 工作性能穩(wěn)定，工作基本參數(shù)能夠滿足配套機具的要求； c. 使用壽命長，可以滿足施工千米近水平鉆孔的能力。 2022/8/9253.6 無磁鉆桿 無磁鉆桿分為上無磁和下無磁鉆桿。2022/8/926分支鉆孔 多

6、級無孔底側(cè)鉆分支技術(shù)螺桿馬達(dá)四 定向鉆進(jìn)工藝研究2022/8/927應(yīng)用效果：實現(xiàn)了長鉆孔和分支孔在抽采區(qū)域的均勻布置 鉆孔軌跡設(shè)計與分析軟件開發(fā)四 定向鉆進(jìn)工藝研究2022/8/928寧夏汝萁溝煤礦實鉆軌跡四 定向鉆進(jìn)工藝研究2022/8/929五 推廣應(yīng)用情況 定向鉆進(jìn)裝備已在我國22個礦井進(jìn)行推廣應(yīng)用，累計施工瓦斯抽采鉆孔近257745m，不但為煤礦企業(yè)的安全生產(chǎn)提供了保障，同時也提高了礦井瓦斯抽采利用，為煤礦企業(yè)帶來可觀的經(jīng)濟(jì)效益。截至2010年11月我院已累計銷售44余臺套煤礦井下定向鉆進(jìn)裝備。2022/8/930 陜西彬長大佛寺煤礦，最深孔810m。 陜西長武亭南煤礦一期，最深孔1

7、046m。 陜西長武亭南煤礦二期，最深孔830m。 神華寧煤汝箕溝煤礦，最深孔961m。 金能公司二礦 ，最深孔600m。 晉城煤業(yè)集團(tuán)成莊礦，最深孔600m。 陽泉煤業(yè)集團(tuán)石港煤礦，最深孔510m。五 推廣應(yīng)用情況2022/8/931五 推廣應(yīng)用情況 陽泉煤業(yè)集團(tuán)新景煤礦，最深孔600m。 神華神東保德煤礦，最深孔984m。 山西焦煤杜兒平礦，最深孔570m。 西山礦務(wù)局汾西煤礦，最深孔552m。 山西焦煤雙柳煤礦，最深孔744m。 銅川礦務(wù)局陳家山煤礦，最深孔648m。 晉城煤業(yè)集團(tuán)寺河煤礦，最深孔1059m。 晉城煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司岳成煤礦，最深孔300m。2022/8/9325.1 陜西

8、長武亭南煤礦一期 1# 主孔終孔深度1046m，創(chuàng)造了我國煤礦井下瓦斯抽放水平定向鉆孔的最高記錄，并施工3個分支孔，1-1分支和1-3分支從回順巷道中靶穿出； 2# 主孔深度822m，施工1個分支孔，從運順巷道中部中靶穿出。 鉆進(jìn)最高時效26.4m/h， 平均進(jìn)尺 160m/d；終孔直徑 96mm 。在1000m的設(shè)計目標(biāo)位置，鉆孔縱向偏差不足1m，橫向擺動不超過8m，體現(xiàn)出了我國定向鉆進(jìn)裝備和工藝的最高水平。鉆孔軌跡示意圖2022/8/9334.2 陜西長武亭南煤礦一期2022/8/9342022/8/9354.2 陜西長武亭南煤礦一期2022/8/9364.2 陜西長武亭南煤礦一期2022

9、/8/9375.3 寧煤汝箕溝煤礦32215鉆場設(shè)計與實鉆軌跡平面圖2022/8/938杜兒坪煤礦定向鉆進(jìn)實鉆軌跡 施工總進(jìn)尺3775m，最大進(jìn)尺570m，主孔從6個陷落柱穿過 構(gòu)造及陷落柱較多，對鉆孔控制技術(shù)要求較高5.4 山西焦煤杜兒坪煤礦2022/8/939煤層f系數(shù)0.5左右，施工總進(jìn)尺1202m，其中主孔孔深405m新景煤礦定向鉆進(jìn)實鉆軌跡圖煤層相對松軟，瓦斯噴孔嚴(yán)重，鉆孔成孔困難5.5 山西陽煤集團(tuán)新景煤礦2022/8/940主孔實鉆深度1059m，探頂分支7次，探底分支3次，總進(jìn)尺1656m寺河煤礦定向鉆進(jìn)實鉆軌跡圖5.5 山西晉煤集團(tuán)寺河煤礦2022/8/941主要性能參數(shù)ZD

10、Y6000LD(A)VLD-1000最大轉(zhuǎn)矩 /Nm6000/30003000主軸傾角 /-1020-510最大給進(jìn)/起拔力 /kN180150給進(jìn)行程 /mm1000900電動機額定功率 /kW9090外形尺寸（長寬高）/mm35002200190040002000 (2340) 1600鉆機質(zhì)量 /kg100008500適合鉆進(jìn)方式常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)、孔底螺桿馬達(dá)鉆進(jìn)孔底螺桿馬達(dá)鉆進(jìn)主要液壓件（泵、閥）派克 力士樂派克 力士樂鉆機特點負(fù)載敏感液壓控制、三泵系統(tǒng)，一體式設(shè)計 負(fù)載敏感液壓控制、三泵系統(tǒng)，一體式設(shè)計 6.1 鉆機六 與國外定向裝備主要技術(shù)性能對比2022/8/942六 與國外定向裝備主要技術(shù)性能對比6.2 配套機具主要性能參數(shù)ZDY6000LD(A)VLD-1000鉆桿配套鉆桿直徑 /mm73/89/9569.9強度抗拉 /kN950500抗扭 /Nm60003000材質(zhì)牌號/壁厚G105/7.1相當(dāng)R