松软突出煤层螺旋钻进技术完稿

松软突出煤层

螺旋钻进技术宣讲人：李泉新煤炭科学研究总院西安研究院煤层钻进新技术

由于大多数矿井煤层透气性差，煤质松软，瓦斯含量大，甚至有动力现象或突出危险，使煤层预抽钻孔打钻难度极大，塌孔、卡钻严重，钻孔打不深，致使瓦斯抽放效果差，不能很好的满足生产和开发的要求，影响了煤矿生产的正常进行。所以解决松软突出煤层钻进成孔问题对于我国煤矿生产具有极其重要的意义。一、背景煤层钻进新技术二、煤层瓦斯抽采钻进工艺1水循环钻进技术无粉尘污染技术成熟易塌孔2空气循环钻进技术

粉尘污染大目前井底系统风压不够3螺旋钻进技术可防突不影响孔壁粉尘小孔内事故少成孔率高煤层钻进新技术三、螺旋钻进技术1定义

螺旋钻进就是在钻进过程中，钻机回转器所产生的动力通过主动钻杆传递给螺旋钻杆至钻头，孔底及孔壁产生的钻屑则由螺旋叶片推移式前进输送，钻屑自身的重力、钻屑之间的粘滞力、以及钻屑与叶片和外壳之间的摩擦力阻止了它和螺旋叶片一起旋转，从而实现钻屑在叶片推动下挤压直线前进。煤层钻进新技术三、螺旋钻进技术1定义螺旋钻进简图钻机煤层主动钻杆螺旋钻杆三、螺旋钻进技术2特点

1）无重复破碎现象,钻进效率高。

2）不需要冲洗介质，且螺旋钻杆在钻进过程中振动、

噪音少，改善了现场人员的工作环境，同时也减少了因钻杆振动而对孔壁的影响，减少了孔壁的破坏机率，成孔率高。

3）钻进辅助设备少，减少了搬迁、维修、保养等一系列工作，减少了工人的劳动强度，提高了钻进效率。煤层钻进新技术钻孔深度m100-350钻杆直径mm

Φ90螺旋

Φ100螺旋终孔直径mm200/150钻孔倾角°0°～±90°回转速度r/min50-170最大扭矩N.m3200给进能力kN105起拔能力kN73功率kW

37适用电压V380/660整机质量kg2500主机外型尺寸（长×宽×高）2.25×0.95×1.7四、螺旋钻进设备ZDY－3200S1.钻机

煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备钻孔深度

m50-350钻杆直径

mmΦ120螺旋Φ130螺旋Φ150螺旋终孔直径

mm200/150钻孔倾角°±45°回转速度r/min50-280/600最大扭矩

N.m4000给进能力

kN146起拔能力

kN146功率

kW55适用电压

V380/660整机质量

kg2500主机外型尺寸

（长×宽×高）

2.25×0.95×1.71.钻机

ZDY－4000S煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备钻孔深度

m200钻杆直径

mmΦ78螺旋Φ90螺旋终孔直径

mm200/150钻孔倾角°-10°～45°回转速度r/min80－280最大扭矩

N.m1200给进能力

kN45起拔能力

kN45功率

kW22适用电压

V380/660整机质量

kg3700主机外型尺寸

（长×宽×高）

2.54×1.22×1.621.钻机

ZDY－1200L四、螺旋钻进设备钻孔深度

m200钻杆直径

mmΦ120螺旋Φ130螺旋Φ150螺旋终孔直径

mm200/150钻孔倾角°-5°～60°回转速度r/min70-240最大扭矩

N.m4000给进能力

kN123起拔能力

kN123功率

kW55适用电压

V380/660整机质量

kg5500主机外型尺寸

（长×宽×高）

3.1×1.45×1.71.钻机

ZDY－4000L煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备2螺旋钻杆

煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备2螺旋钻杆

插接式螺旋钻杆

煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备2螺旋钻杆

丝扣式螺旋钻杆

煤层钻进新技术螺旋钻杆的输煤生产率

1)螺旋钻杆内径

2)螺旋钻杆转速

3)螺旋钻杆的螺距

4)螺旋钻杆叶片的升角及螺旋钻杆的填充率5个不确定参数都有各自的约束条件，利用5个参数的约束条件及螺旋钻杆输煤生产率的目标函数进行数学建模、计算机编程计算得出螺旋钻杆有关结构参数的最优值。

煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备四、螺旋钻进设备2螺旋钻杆

钻杆直径(mm)芯杆直径(mm)钻杆长度(mm)接头形式备注785075010001500平扣锥扣插接式扣可以根据客户要求定做9063.51001107312013015089煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备2螺旋钻杆

煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备3螺旋钻头

规格(mm)859095100110120125130类型普通型加强型备注可根据客户要求定做煤层钻进新技术3螺旋钻头

斜三翼螺旋钻头（普通型）

直三翼螺旋钻头（加强型）

煤层钻进新技术四、螺旋钻进设备钻压太大钻头被压入越深，切下的煤块就越大不容易被螺旋叶片推出孔外

孔内堆积形成煤屑楔，钻孔轨迹有上仰趋势

1）钻压在钻进过程中要根据钻机系统压力值适当调节钻压，钻进压力不能过大。

螺旋叶片与煤粉相互作用使螺旋钻杆产生一个向钻孔方向的力，随着钻孔深度的增加，螺旋钻杆的反作用力增加，此时钻机的给进压力应适当减少，所以在钻进过程中，钻机的给进压力要适当。五、螺旋钻进工艺煤层钻进新技术2）转速在钻进过程中转速不能太高，如果螺旋钻杆转速太高，单位转速下排粉量降低，整体上螺旋钻杆的排粉量是增加的，但这加大了螺旋钻杆对孔壁的扰动，且钻杆旋转负荷增大，增加了钻机的功率消耗。所以在松软突出煤层钻进过程中，螺旋钻杆的转速n不得超过其临界转速nmax。那么螺旋钻杆的转速在其临界转速范围内时，相应结构的钻杆存在相应的、确定的转速，使其排粉量达到最大值，在钻进过程中以此确定值为依据调整钻杆转速。五、螺旋钻进工艺煤层钻进新技术六、工程应用情况煤层钻进新技术名称煤层钻机钻具组合孔深山西阳泉煤业集团三矿3#松软突出煤层ZDY-4000SΦ130mm+Φ150mm180m山西新元公司新元矿3#松软突出煤层ZDY-4000SΦ120mm+Φ130mm120m山西开元公司开元矿15#松软突出煤层ZDY-4000LΦ110mm+Φ120mm150m晋城煤业集团赵庄矿3#松软突出煤层ZDY-3200SΦ110mm+Φ120mm150m潞安矿务局常村煤矿3#松软突出煤层ZDY-1900SΦ92mm+Φ110mm102m单次最高钻进最高达28.57m/h平均钻进效率19m/h六、工程应用情况

目前西安院正与四川芙蓉集团有限公司的白皎矿、杉木树矿、峰峰集团有限公司的淑村矿、薛村矿和邯郸矿务局的陶二矿等十几家煤