井下水平長鉆孔定向鉆進(jìn)裝備及工藝技術(shù)課件

2023/10/61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

2023/10/61井下定向水平長鉆孔2023/10/62目錄六、與國外定向裝備主要技術(shù)性能對(duì)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(jī)一、設(shè)備研發(fā)背景2023/10/62目錄六、與國外定向裝備主要技術(shù)性能2023/10/63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(dòng)強(qiáng)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2023/10/63傳統(tǒng)的鉆孔施工設(shè)備及工藝不能完全滿足瓦斯2023/10/64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(diǎn)一、設(shè)備研發(fā)背景2023/10/64水平定向長鉆孔是國內(nèi)外瓦斯高效抽采的主要2023/10/65一、設(shè)備研發(fā)背景2.存在問題澳大利亞VLD鉆機(jī)2023/10/65一、設(shè)備研發(fā)背景2.存在問題澳大利亞VL2023/10/66一、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(jià)銷售孔內(nèi)事故多售后服務(wù)滯后15~188~10151~2國外國內(nèi)價(jià)格(百萬)服務(wù)周期(天)高價(jià)銷售孔內(nèi)事故多售后服務(wù)滯后2023/10/66一、設(shè)備研發(fā)背景2.存在問題國外設(shè)備使用2023/10/67ZDY6000LD(A)ZDY6000LDZDY4000LD

二履帶定向鉆進(jìn)鉆機(jī)2023/10/67ZDY6000LD(A)二2023/10/68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(shí)現(xiàn)定向功能的機(jī)型：二履帶定向鉆進(jìn)鉆機(jī)2023/10/68適應(yīng)中型礦井巷道斷面適應(yīng)中大型礦井巷道斷2023/10/69三隨鉆測量定向鉆進(jìn)系統(tǒng)

2023/10/69三隨鉆測量定向鉆進(jìn)系統(tǒng)2023/10/6103.1高強(qiáng)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(hào)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。2023/10/6103.1高強(qiáng)度大通孔鉆桿a.2023/10/6113.1高強(qiáng)度大通孔鉆桿中心通纜式高強(qiáng)度大通孔鉆桿2023/10/6113.1高強(qiáng)度大通孔鉆桿中心通纜式2023/10/612鉆桿特點(diǎn)

鉆桿抗拉強(qiáng)度≥950kN

抗扭強(qiáng)度≥6000Nm。

2023/10/612鉆桿特點(diǎn)鉆桿抗拉強(qiáng)度2023/10/6133.2孔底測量探管測量探管最長工作時(shí)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2023/10/6133.2孔底測量探管測量探管最2023/10/6143.2孔底測量探管精度指標(biāo)項(xiàng)目測量范圍測量精度限制條件傾角－90°～90°±0.2°水平為0，低于水平為-方位角0～360°±1.5°傾角：-84°～84°彎頭方向0～360°±1.5°傾角：-84°～84°2023/10/6143.2孔底測量探管精度指標(biāo)項(xiàng)2023/10/6153.3孔口監(jiān)視器2023/10/6153.3孔口監(jiān)視器2023/10/616

3.3.1鉆孔軌跡設(shè)計(jì)軟件界面2023/10/6163.3.1鉆孔軌跡設(shè)計(jì)軟件界面2023/10/617

3.3.1鉆孔軌跡參數(shù)設(shè)計(jì)界面2023/10/6173.3.1鉆孔軌跡參數(shù)設(shè)計(jì)界面2023/10/618

2.3.2

隨鉆測量系統(tǒng)主界面

2023/10/6182.3.2隨鉆測量系統(tǒng)主界面2023/10/619

2.3.2探管檢測、測量操作界面2023/10/6192.3.2探管檢測、測量操作界2023/10/620

（3）Φ85mm三翼刮刀造斜鉆頭（4）Φ94mm/Φ153mm擴(kuò)孔鉆頭3.4鉆頭2023/10/620（3）Φ852023/10/621測斜儀無磁鉆桿旁通閥馬達(dá)萬向軸傳動(dòng)軸鉆頭螺桿馬達(dá)組合結(jié)構(gòu)示意圖3.5螺桿馬達(dá)2023/10/621測斜儀無磁鉆桿旁通閥馬達(dá)萬向軸傳動(dòng)軸鉆2023/10/6223.5螺桿馬達(dá)螺桿馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖2023/10/6223.5螺桿馬達(dá)螺桿馬達(dá)結(jié)構(gòu)圖2023/10/623進(jìn)口φ73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kN7382-1142.85113-350140-37516202578927螺桿馬達(dá)主要技術(shù)參數(shù)2023/10/623進(jìn)口φ73螺桿鉆具按不同分類方式的主要2023/10/6243.5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(jī)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。

2023/10/6243.5螺桿馬達(dá)a.2023/10/6253.6無磁鉆桿

無磁鉆桿分為上無磁和下無磁鉆桿。2023/10/6253.6無磁鉆桿無磁鉆桿2023/10/626分支鉆孔

多級(jí)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2023/10/626分支鉆孔多級(jí)無孔底側(cè)鉆分支技術(shù)螺桿馬2023/10/627應(yīng)用效果：實(shí)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(jì)與分析軟件開發(fā)四定向鉆進(jìn)工藝研究2023/10/627應(yīng)用效果：實(shí)現(xiàn)了長鉆孔和分支孔在抽采區(qū)2023/10/628寧夏汝萁溝煤礦實(shí)鉆軌跡四定向鉆進(jìn)工藝研究2023/10/628寧夏汝萁溝煤礦實(shí)鉆軌跡四定向鉆進(jìn)2023/10/629五推廣應(yīng)用情況

定向鉆進(jìn)裝備已在我國22個(gè)礦井進(jìn)行推廣應(yīng)用，累計(jì)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(shí)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(jì)銷售44余臺(tái)套煤礦井下定向鉆進(jìn)裝備。2023/10/629五推廣應(yīng)用情況定向鉆進(jìn)裝備已2023/10/630●陜西彬長大佛寺煤礦，最深孔810m?！?/p>

陜西長武亭南煤礦一期，最深孔1046m?！?/p>

陜西長武亭南煤礦二期，最深孔830m?！裆袢A寧煤汝箕溝煤礦，最深孔961m?！窠鹉芄径V

，最深孔600m?！?/p>

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2023/10/630●陜西彬長大佛寺煤礦，最深孔812023/10/631五推廣應(yīng)用情況●

陽泉煤業(yè)集團(tuán)新景煤礦，最深孔600m?！裆袢A神東保德煤礦，最深孔984m?！裆轿鹘姑憾艃浩降V，最深孔570m?！裎魃降V務(wù)局汾西煤礦，最深孔552m?！裆轿鹘姑弘p柳煤礦，最深孔744m?！胥~川礦務(wù)局陳家山煤礦，最深孔648m?！駮x城煤業(yè)集團(tuán)寺河煤礦，最深孔1059m?！駮x城煤業(yè)集團(tuán)沁秀公司岳成煤礦，最深孔300m。2023/10/631五推廣應(yīng)用情況●陽泉煤業(yè)集2023/10/6325.1陜西長武亭南煤礦一期

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(gè)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(gè)分支孔，從運(yùn)順巷道中部中靶穿出。鉆進(jìn)最高時(shí)效26.4m/h，平均進(jìn)尺160m/d；終孔直徑96mm。在1000m的設(shè)計(jì)目標(biāo)位置，鉆孔縱向偏差不足1m，橫向擺動(dòng)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2023/10/6325.1陜西長武亭南煤礦一期2023/10/6334.2陜西長武亭南煤礦一期2023/10/6334.2陜西長武亭南煤礦一期2023/10/6342023/10/6342023/10/6354.2陜西長武亭南煤礦一期2023/10/6354.2陜西長武亭南煤礦一期2023/10/6364.2陜西長武亭南煤礦一期2023/10/6364.2陜西長武亭南煤礦一期2023/10/6375.3寧煤汝箕溝煤礦32215鉆場設(shè)計(jì)與實(shí)鉆軌跡平面圖2023/10/6375.3寧煤汝箕溝煤礦32215鉆2023/10/638杜兒坪煤礦定向鉆進(jìn)實(shí)鉆軌跡施工總進(jìn)尺3775m，最大進(jìn)尺570m，主孔從6個(gè)陷落柱穿過

構(gòu)造及陷落柱較多，對(duì)鉆孔控制技術(shù)要求較高5.4山西焦煤杜兒坪煤礦2023/10/638杜兒坪煤礦定向鉆進(jìn)實(shí)鉆軌跡施工總進(jìn)尺2023/10/639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(shí)鉆軌跡圖煤層相對(duì)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2023/10/639煤層f系數(shù)0.5左右，施工總進(jìn)尺1202023/10/640主孔實(shí)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(shí)鉆軌跡圖5.5山西晉煤集團(tuán)寺河煤礦2023/10/640主孔實(shí)鉆深度1059m，探頂分支7次，2023/10/641主要性能參數(shù)ZDY6000LD(A)VLD-1000最大轉(zhuǎn)矩/Nm6000/30003000主軸傾角/°-10～20-5～10最大給進(jìn)/起拔力/kN180150給進(jìn)行程/mm1000900電動(dòng)機(jī)額定功率/kW9090外形尺寸（長×寬×高）/mm3500×2200×19004000×2000(2340)×1600鉆機(jī)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(jī)特點(diǎn)負(fù)載敏感液壓控制、三泵系統(tǒng)，一體式設(shè)計(jì)負(fù)載敏感液壓控制、三泵系統(tǒng)，一體式設(shè)計(jì)6.1鉆機(jī)六與國外定向裝備主要技術(shù)性能對(duì)比2023/10/641主要性能參數(shù)ZDY6000LD(A)V2023/10/642六與國外定向裝備主要技術(shù)性能對(duì)比6.2配套機(jī)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(qiáng)度抗拉/kN≥950≤500抗扭/Nm≥6000≤3000材質(zhì)