1、ZDY12000LD型大功率深孔定向钻机 及配套钻进技术交流,中煤科工集团西安研究院有限公司 钻探技术与装备研发中心 2016年11月,交流提纲,1,一、背景介绍,2,煤矿井下定向长钻孔是进行瓦斯高效抽采、顶板超前疏排水、底板隔水层注浆改造（加固）、井下隐蔽致灾地质因素探查等的有效技术手段。,自2005年国内已经开始进行煤矿井下定向长钻孔施工装备及配套技术开发。,一、背景介绍,定向钻机,专用钻具,随钻测量 仪器系统,定向钻进 工艺技术,煤矿井下随钻测量定向钻进系统组成,3,定向钻机结构形式：分体式、一体式 钻进能力方面：机型系列化600m 800m 1000m 1200m 定向钻机适应范围小，
2、集成化程度相对较低,钻进能力需进一步提高,一、背景介绍,1.定向钻机,主要参数： 钻机扭矩小于6000Nm 钻进起拔力小于180kN 主轴制动扭矩1000Nm 钻进深度小于1200m,4,2.泥浆泵,一、背景介绍,冲洗钻屑、冷却钻头、驱动螺杆马达 常见型号3NB-300、3NB-320，电机驱动，分档位调节 泵流量小、压力低，不适应大直径深孔定向钻进,近水平钻孔深度在800m以上时泥浆泵压力一般大于6MPa，钻孔越深，泥浆泵排量会越小，钻孔内岩粉堆积越多，从而导致钻孔无法继续成孔。,主要特点： 最大流量小于320L/min 最大泵压小于6MPa 井下移动困难，劳动强度大 恒压定排量泵居多,5,
3、3.随钻测量系统,2021-9-18,一、背景介绍,YHD1-1000随钻测量装置（孔口监视器） YHD1-1000（A）随钻测量装置（防爆计算机）,孔内电池筒供电，有线传输 信号衰减快，传输稳定性差，传输距离受限，最大传输距离1212m 结构复杂，探管长度1916mm，频繁拆卸，易发故障，使用维护成本高,6,4.专用钻具,一、背景介绍,平底式定向钻头,73mm中心通缆定向钻杆实物图,通缆钻杆和螺杆马达直径73mm，限制了钻孔直径 螺杆马达扭矩仅约300Nm，制约了钻进效率 定向钻头和扩孔钻头，煤层中应用效果较好，坚硬岩层中使用寿命较短 铍铜硬脆，易发断裂；钻具强度和密封性有待提高,铍铜无磁钻
4、杆损坏实物图,钢体式扩孔钻头,7,5.孔口装置与钻进冲洗液,一、背景介绍,清水钻进，自然沉淀，不循环使用,孔口装置管路连接示意图,8,5.定向钻进技术,一、背景介绍,钻孔轨迹弯曲严重 钻孔摩阻大、延伸能力差、成孔深度受限 排渣效果差 增加了卡钻风险、辅助冲孔时间长 定向工作量大 难度大、耗时长,连续滑动定向钻进工艺：钻进过程中保持钻杆柱不回转，只在动力头带动下滑动给进，依靠孔底螺杆马达碎岩，并连续定向造斜钻进。,9,6.事故处理,一、背景介绍,井下定向钻孔事故处理钻具与工艺技术不配套 发生钻孔事故盲目处理，常发生二次事故，造成无法挽回的经济损失 现有的打捞钻具直接采用地矿垂直钻孔的打捞钻具，不
5、能满足水平孔要求,晋城寺河矿近四年定向钻孔事故统计,钻孔事故发生机理不明 原因分析不清 无对应处理措施 无事故预防机制,10,随着煤炭资源开采向大型化发展，工作面走向长度一般大于2000m，钻孔成孔深度大于1500m既可扩大抽采钻孔在掘、采工作面内的覆盖范围，以孔代巷可抽采采空区和上隅角瓦斯以降本增效。,井下瓦斯主要开发方式示意图,井下定向钻孔布置示意图,一、背景介绍,缺少井下1500m 以上本煤层超长钻孔定向钻进施工工艺方法 缺乏井下顶板岩层大直径定向长钻孔快速钻进施工工艺方法,11,二、ZDY12000LD定向钻进装备,由定向钻机、泥浆泵车、有线随钻测量系统、专用钻具、事故处理钻具和冲洗液
6、净化系统等组成。 具备1500m钻孔施工能力，适用于孔底马达定向钻进、孔口回转钻进以及复合钻进等多种施工工艺； 即可用于煤矿瓦斯抽采钻孔施工，也可用于井下探放水、地质构造探测、煤层注水灭火、顶底板注浆等各类高精度定向钻孔的施工。,12,ZDY12000LD定向钻进装备,钻机主要技术参数,ZDY12000LD定向钻机,1.定向钻机 组成与技术参数,二、ZDY12000LD定向钻进装备,由主机、操纵台、液压泵站、防爆电脑、流量计、履带车体、稳固装置等部分组成，各部分之间通过高压胶管和螺栓连接。,13,14,回转器,主要特点： 液控双马达驱动，带压力切断功能； 行星轮减速机构实现较大降速比，输出转矩和转速大范围无极可调； 主轴通孔式结构，通孔直径135mm，可通过73mm、89mm、102mm、127mm四种规格钻具； 采用湿式摩擦片式结构，2000Nm主轴制动功能。,回转器结构图,1.定向钻机 组成与特点,二、ZDY12000LD定向钻进装备,15,给进装置,主要特点： “V”型机身导轨，对中性好，长度1.2m； 通过调整两侧V型块连接螺钉可补偿磨损产生的间隙； 仅拆卸两侧竖板即可更换铜垫
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