针对液压制动稳定性差、工作压力范围窄、压力波动以及碟簧疲劳性差等因素,详细分析了液压制动器原理,建立相应力学模型,找出稳定性差的原因,研发了复合液压制动器,提高了制动器稳定性,规避了压力波动以及碟簧疲劳性因素,为定向钻进提供了重要保障。

ZDY6000LD(A)型履带式全液压坑道定向钻进钻机是一种适用于煤矿井下瓦斯抽采(放)定向孔施工的新产品。钻机采用开式三泵系统,应用了负载敏感和恒压比例变量等先进的液压技术,系统能耗低、稳定性高。钻机一体化程度高,平台上集成了主机、泵站、操纵台、履带车体、水泵、电磁起动器、稳固油缸、照明灯等钻探装置和设备,整机机动性好、转移快捷、井下使用方便。在钻机设计中,结合数字化设计方法,利用软件对虚拟样机进行建模和分析,缩短了设计周期,提高了钻机性能。通过室内试验和工业性试验,钻机性能达到设计要求,具有良好的推广前景。

随着给排水施工技术的不断发展,非开挖施工技术在市政工程中具有不会阻碍交通、对地表破坏小等优点,弥补了传统开挖式施工的缺陷,得到了广泛的应用。非开挖定向钻机在排水管道施工过程中,由于导向仪的精度、扩孔质量和施工地层的影响,成孔后的孔眼剖面呈梨形、葫芦形等多种形状,导致定向钻的实际轨迹与设计轨迹存在偏差,拖管施工完成以后,管道的实际标高与设计标高存在误差,严重影响了排水管道的后续使用。本文根据中国地质大学(武汉)雨污分流工程的实际情况,从理论上对管道的标高进行了误差分析,并给出控制标高的方法,在工程中得以实践应用。

描述了用三轴加速度计与三轴磁强计测量地下钻头倾斜角、工具面向角和方位角的方法,给出了具体的系统结构和详细的姿态解算。针对由于钻具铁磁性材料引入干扰磁场对方位测量的误差,提出了利用当地地磁场进行方位角校正的方法,并给出仿真结果。结果表明,这种校正方法能够在不更换钻具即测量装置仍放在一段无磁钻铤内部的情况下,获得准确的方位角,因此可以大大减少无磁钻铤的长度,节省钻进成本。

为研究双管定向钻进技术中套管、套管钻头尺寸及套管转速对煤粉排出的影响,以碎软煤层气动双管定向钻进成孔为背景,分别设计了3种不同尺寸的套管及套管钻头,分析了其不同组合下煤粉排出率及煤粉出口速度的变化,得到了不同转速对煤粉悬浮率及煤粉输送轨迹的影响规律。数值模拟结果表明,φ120/96 mm套管与不同套管钻头配合均有较高的煤粉排出率;煤粉输送速度随环空通道总截面积的增大而减小,随内通道截面积的增大而增大;煤粉悬浮程度随套管转速的增加先增大后减小。基于数值分析结果开展了现场试验,对不同套管组合携粉能力及套管转速变化对煤粉排出的影响进行了对比分析,试验表明φ140 mm套管钻头与φ120/96 mm套管组合在套管40 r/min转速时取得最大钻进深度。研究结果为碎软煤层双管定向钻进参数的选择以及钻进设备的选配和研发提供技术...

针对王坡煤矿煤层胶结性差、破碎特点,开展了碎软煤层高压氮气排渣气动定向钻进试验研究,针对钻进装备选型、气动定向工艺、深孔高风压钻进参数等进行研究;在王坡煤矿3306工作面试验完成4个碎软煤层定向钻孔,其中成功试验气动定向开分支2次,平均日进尺达到82.3 m,最大单班进尺72 m,最大孔深437 m,创造软煤气动定向施工孔深记录。试验效果表明气动定向钻进技术满足王坡矿碎软煤层顺层定向施工要求,钻孔轨迹精准可控,煤层钻遇率高,钻进深度大,钻孔成孔性好,钻进效率高。

针对软煤钻进成孔深度浅、钻孔轨迹不可控、易出现瓦斯抽采盲区等问题,发明了气动螺杆钻具定向钻进技术,开发了由气动螺杆钻具、窄体定向钻机、随钻测量系统等组成的煤矿井下气动定向钻进技术装备。其中,气动定向钻进工艺和完孔技术,解决了松软煤层顺层定向钻孔长距离安全成孔和可靠护孔难题。在淮南某矿进行试验,试验钻孔30个,最大孔深300 m,平均见煤率92.9%,并全孔段安设筛管;钻孔抽采瓦斯纯量32万m^3,试验区域煤巷平均掘进效率9.3 m/d,实现覆盖区域煤层安全高效回采。该技术的成功研发探索出软煤横穿工作面递进式瓦斯治理新模式。

根据湘西金矿深厚陡倾角地层的特点,采用传统防斜方法(如满眼组合防斜技术、钟摆组合防斜技术)不能保证钻孔垂直度,首次使用随钻测斜仪配合螺杆定向钻进先施工引导孔,再用气动潜孔锤冲击回转钻进快速完成大口径充填孔扩孔,取得了较好的效果。采用螺杆能较好地实现定向钻进,钻孔轨迹偏斜位移能被控制在8.67 m范围内。