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科学技术与工程 2024年第20期24卷 8479-8486页

作者：豆旭谦煤炭科学研究总院北京100013 中煤科工西安研究院(集团)有限公司西安710077

冲击回转钻进方法是解决硬岩层钻进效率低问题的主要技术方法之一。为了对煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进采用的气动冲击回转钻进工艺参数进行优化,通过采集试验地层岩芯,制样并进行单轴抗压强度测试,将试验岩层分为下层泥质砂岩、中层石英... 详细信息

冲击回转钻进方法是解决硬岩层钻进效率低问题的主要技术方法之一。为了对煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进采用的气动冲击回转钻进工艺参数进行优化,通过采集试验地层岩芯,制样并进行单轴抗压强度测试,将试验岩层分为下层泥质砂岩、中层石英砂岩和上层泥质砂岩;讨论气动冲击回转钻进方法的工作原理和钻具组合特点,分析影响钻进效率的主要工艺参数,包括气体压力、钻机转速和给进压力,并给出了在正交试验设计时各参数水平的选择;采用“纵向机械钻速对比、横向工艺参数优化”的技术思路,运用正交试验设计方法进行了工艺参数优化研究,分析了各岩层机械钻速及差异性原因。结果表明:气体压力对机械钻速的影响具有显著性,钻机转速和给进压力不显著,但钻机转速对机械钻速的敏感性比给进压力明显。通过工艺参数研究,在试验设备和钻具条件下,得出最优工艺参数:气体压力为1 MPa,钻机转速为40 r/min,给进压力为3.0 MPa。通过对各层机械钻速的研究,得到下层泥质砂岩机械钻速最高、上层泥质砂岩次之和中层石英砂岩机械钻速最低,分析认为对于两种泥质含量较大的砂岩,泥质含量越高,岩石相对越软,相应塑性增大,对于以冲击为主碎岩的方法,塑性越大对机械钻速越不利,钻进效率相对更低;上层泥质砂岩处于试验钻孔的最深孔段,钻头磨损较多,对深孔处的钻进效率有不利影响。

关键词：正交设计冲击回转钻进气动冲击回转气动冲击器工艺参数

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煤矿井下硬岩气动冲击回转钻进技术与装备

引用

煤炭技术 2022年第11期41卷 5-8页

作者：张世阔王力李秀山豆旭谦田广生张振雷魏涛淮南矿业(集团)有限责任公司地质勘探工程分公司安徽淮南232052 中煤科工集团西安研究院有限公司西安710077 煤炭科学研究总院北京100013

针对煤矿井下穿层钻孔钻遇硬岩时钻进效率降低,PDC钻头磨损快、进尺少,影响矿井生产接替等问题,提出了“三专两配套”技术方案,即采用专用钻机、专用空压机、专用管路、配套高效气动冲击器、配套专业化钻孔施工机组。通过改善钻机与工... 详细信息

针对煤矿井下穿层钻孔钻遇硬岩时钻进效率降低,PDC钻头磨损快、进尺少,影响矿井生产接替等问题,提出了“三专两配套”技术方案,即采用专用钻机、专用空压机、专用管路、配套高效气动冲击器、配套专业化钻孔施工机组。通过改善钻机与工艺的匹配性,提升空压机工作能力,发挥气动冲击器最优工作性能,保障整套技术方案的高效实施,形成了一套完整的煤矿井下硬岩气动冲击回转钻进技术与装备。在淮南潘三矿2121(1)运顺瓦斯治理巷的现场试验结果表明,在含有坚固性系数超过11的石英砂岩坚硬地层中,考察的11个完整钻孔的单孔硬岩段平均机械钻速为15.94 m/h,与采用该技术方案之前的8.48 m/h提高了88%。

关键词：煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进气动冲击回转气动冲击器

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