杨柳煤矿井下小曲率梳状钻孔钻进技术与装备现场试验资料.doc

井下小曲率梳状钻孔钻进技术与装备现场试验报告淮北矿业矿业集团杨柳煤矿中国煤炭科工集团西安研究院2011年4月25日井下小曲率梳状钻孔钻进技术与装备试用基本情况表矿井名称淮北矿业矿业集团杨柳煤矿试用地点10414工作面基抽巷试用地层10#煤层及其顶板岩层试用日期2011年3月8日～2011年4月20日设备名称ZDY6000LD（F）型井下定向钻机及其配套设备生产厂家中国煤炭科工集团西安研究院钻孔类型定向孔，主孔，分支孔钻孔个数主孔1#2#最大孔深(m)主孔534总进尺(m)2252分支孔77分支孔181试用结论：本次ZDY6000LD（F）型井下定向钻机及其配套设备在杨柳煤矿10414工作面10煤顶板进行梳状定向孔现场试验，试验期间共施工梳状定向钻孔2个，1#梳状孔含分支孔7个，2#梳状孔含分支孔7个，两主孔最大孔深分别为534m、510m，分支孔最大孔深达到181m，试验总进尺2252m。钻孔主要在10#煤顶板岩层实施定向钻进，并先后穿越7个断层，实现了钻孔倾角由-16o至17o、方位角由122o至145o变化，单班（8小时）最大进尺达到78m，在细砂岩中纯钻进时效达到15m/h以上，通过本次试验说明该定向钻设备在杨柳煤矿10414工作面岩层中施工近水平长钻孔是可行的，为解决杨柳煤矿瓦斯抽采提供一有效新途径，具有较好应用前景。此外试验期间为淮北矿业集团工程处钻探公司培训了一批梳状定向钻设计与施工人员，为今后梳状定向孔技术在淮北矿业应用奠定了技术基础。杨柳煤矿2011年4月20日I目录1概述12试验目的及内容13试验钻场地质条件24钻孔设计与施工工艺34.1钻孔设计34.2施工工艺34.2.1施工顺序34.2.2定向钻工艺与钻进参数65试验设备概况75.1钻机75.2钻具95.2.1钻杆95.2.2螺杆马达105.2.3通缆式送水器105.3钻头115.4YHD1-1000随钻测量系统126现场试用情况146.11#梳状孔试验情况146.22#梳状孔试验情况167结论19191概述本次试验根据杨柳煤矿瓦斯治理要求，采用井下小曲率梳状钻孔钻进技术进行梳状定向孔试验。该技术解决松软煤层长距离瓦斯抽采与钻孔轨迹控制问题，拟使用先进的随钻测量定向钻进技术在煤层顶板中施工长距离瓦斯抽采主钻孔，再在主孔四周施工梳状多分支钻孔增加钻孔抽采区域，以达到长距离控制和预抽瓦斯的目的。2011年3月8日至4月20日中国煤炭科工集团西安研究院在杨柳煤矿10414工作面进行梳状孔现场试验。本次试验共施工梳状钻孔2个、1#梳状孔含分支孔7个、2#梳状孔含分支孔6个，两主孔最大孔深分别为534m、510m，分支孔最大孔深达到181m，试验总进尺2252m。完成了试验要求各项技术指标，为解决松软煤层瓦斯抽采长钻孔成孔难题提供一有效途径，并为淮北矿业集团工程处钻探公司培训了一批梳状定向孔钻孔设计与施工人员，为今后梳状定向孔技术在淮北矿业应用奠定了技术基础，取得了较好的应用效果。2试验目的及内容本次现场试验的目的：通过在10414工作面10煤顶板施工一水平长钻孔，并从该长钻孔向上或向下开若干分支孔，以便在钻孔底部10煤开采完后，抽采10煤顶板裂隙中瓦斯，并验证中煤科工西安研究院ZDY6000LD(F)定向钻机在杨柳煤矿施工长水平定向孔可行性。试验主要内容及指标包括：施工两个梳状孔，主孔孔深不小于500m水平长钻孔，主孔主体位于在10煤上方20m~40m。3试验钻场地质条件杨柳煤矿位于童亭背斜东翼北端。地层走向在浅部为近于南北向，向东倾斜的单斜构造，地层倾角15°~20°；深部次一级褶曲较发育，主体上呈向东延深，地层倾角5°~10°，较平缓。矿内断层较发育，查出落差大于或等于20m的断层20条，正断层１９条，逆断层１条；按落差分：大于或等于20m，小于30m的断层2条；大于或等于30m，小于50m的断层3条；大于或等于50m，小于100m的断层6条；大于100m的断层9条。见图3201。岩浆活动较剧烈，几乎普布全矿井，其中对72、81煤层影响最大。钻孔所在区域基本为一东高西低的单斜构造，断层发育。钻孔轨迹需进过七个断层：F106（∠65°H=20-25m）、F104-33（322°∠56°H=1.3m）、F104-34（135°∠71°H=2.1m）、F104-20（120°∠16-25°H=8m）、F104-32（100°∠15-20°H=1.8m）、F104-21（110°∠60-70°H=5-6m）、F104-31（322°∠78°H=0.6m），钻孔试验主要地层为10煤顶板（即8煤底板），钻孔开孔所处岩层为10煤顶板的粉砂岩，其中9-4钻孔煤层柱状图详见图2-1，10煤层及顶底板情况：10煤(高程-582.67~-585.73m)：黑色，条痕黑褐色，块状、沫