1、煤矿瓦斯抽采新技术俞启香俞启香 (教授、博导、国家安全生产专家）教授、博导、国家安全生产专家）中国矿业大学中国矿业大学国家煤矿瓦斯治理工程研究中心国家煤矿瓦斯治理工程研究中心1主要内容1 1、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 2 2、松软煤层抽放钻孔关键技术、松软煤层抽放钻孔关键技术 3 3、立体交叉钻孔布孔增透技术、立体交叉钻孔布孔增透技术 4 4、高压水射流扩孔、高压水射流扩孔 5 5、水力导喷增流提透技术、水力导喷增流提透技术 6 6、深孔预裂控制爆破增流提透技术、深孔预裂控制爆破增流提透技术 7、V V锥流量计锥流量计2、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤
2、矿井下定向长钻孔施工关键技术1 1）简介）简介（1）长钻孔是实施“先抽后采、抽放达标”的重要前提。近年来，西安院、重庆院等，研制成功了施工长500-1000m钻孔系列装备。（2）定向钻进工艺和稳定组合钻具 也是实现长钻孔施工成功的关键。3、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机特点特点：分体式：整机分为主机、操作台和泵站分体式：整机分为主机、操作台和泵站3大部分；大部分；全液压、双泵系统，可分流、合流以满足各种钻进工况全液压、双泵系统，可分流、合流以满足各种钻进工况要求；要求；钻速、钻矩和给进钻速、钻矩和给进/起拔力范围较大，处理孔内事故能起拔力范围较
3、大，处理孔内事故能力较强。力较强。4、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机主要部件简介：主要部件简介：动力头动力头是钻机的核心是钻机的核心部件，采用手动调节油部件，采用手动调节油流量的变量马达（高速、流量的变量马达（高速、小转矩液压马达）配一小转矩液压马达）配一个大速比传动箱（个大速比传动箱（NGWNGW型行星齿轮机构为第型行星齿轮机构为第1 1级传动），实现钻速和级传动），实现钻速和转矩的大范围无级调速，转矩的大范围无级调速，结构简单、紧凑、效率结构简单、紧凑、效率高。高。1-变量马达；变量马达；2-太阳轮；太阳轮；3-马达座；马达座；4-行星轮：
4、行星轮：5-行星行星轮架；轮架；6-小齿轮；小齿轮；7-大齿轮；大齿轮；8-配油套；配油套；9-卡盘；卡盘；10-传动箱体；传动箱体；11-主轴主轴图图2-5 回转器结构图回转器结构图5、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机主要部件简介：主要部件简介：液压卡盘液压卡盘150m150m以上钻机普遍采用胶筒式液压卡盘，以上钻机普遍采用胶筒式液压卡盘，其其特点是特点是：卡盘采用胶筒式结构，靠液压直接作用到机械：卡盘采用胶筒式结构，靠液压直接作用到机械夹紧钻杆，几乎没有中间元件，夹紧可靠；油压作用面夹紧钻杆，几乎没有中间元件，夹紧可靠；油压作用面积大，卡紧力
5、大；不用轴承，结构紧凑，外形尺寸小，积大，卡紧力大；不用轴承，结构紧凑，外形尺寸小，转动惯量小；当卡瓦和钻杆磨损后，夹紧力不减。转动惯量小；当卡瓦和钻杆磨损后，夹紧力不减。6、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机主要部件简介：主要部件简介：胶筒式液压卡盘的工作原理胶筒式液压卡盘的工作原理是：是：高压油经主轴及卡盘后端盖高压油经主轴及卡盘后端盖上的小孔进入胶筒外侧的密上的小孔进入胶筒外侧的密封腔中，胶筒中部受到径向封腔中，胶筒中部受到径向的压力而收缩，迫使卡瓦组的压力而收缩，迫使卡瓦组向中心移动而夹紧钻杆。回向中心移动而夹紧钻杆。回油时，卡瓦组在弹簧的
6、作用油时，卡瓦组在弹簧的作用下，自动复位而松开钻杆。下，自动复位而松开钻杆。在胶筒的中部设有支承环，在胶筒的中部设有支承环，它顶住胶筒外缘形成高压油它顶住胶筒外缘形成高压油腔的密封，并限制其变形的腔的密封，并限制其变形的范围。滑板的作用是防止胶范围。滑板的作用是防止胶筒挤入卡瓦体之间。筒挤入卡瓦体之间。1-传拉盘；传拉盘；2-后端盖；后端盖；3-端压环；端压环；4-卡盘体；卡盘体；5-支撑环；支撑环；6-胶筒；胶筒；7一传扭盘；一传扭盘；8-前端盖；前端盖；9-卡瓦；卡瓦；10-复位弹簧；复位弹簧；II-垫片垫片胶筒式液压卡盘示意图胶筒式液压卡盘示意图7、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井
7、下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机 主要部件简介：主要部件简介：液压液压夹持器夹持器是固定孔内钻具的重要是固定孔内钻具的重要部件。其工作原理是常开式夹持器与部件。其工作原理是常开式夹持器与常闭式夹持器的结合。常闭部分可保常闭式夹持器的结合。常闭部分可保证机身在最大倾角时钻杆秤在自重作证机身在最大倾角时钻杆秤在自重作用下不下滑。常开部分的副油缸可以用下不下滑。常开部分的副油缸可以在回转器反转时，通人压力油产生一在回转器反转时，通人压力油产生一个附加推力，使夹紧力为碟形弹簧的个附加推力，使夹紧力为碟形弹簧的张力和副油缸的推力之和，保证可靠张力和副油缸的推力之和，保证可靠地夹紧钻杆。松开夹持
8、器时，副油缸地夹紧钻杆。松开夹持器时，副油缸已卸压，主油缸的推力只需克服碟形已卸压，主油缸的推力只需克服碟形弹簧的张力即可，所以开启压力低，弹簧的张力即可，所以开启压力低，有利于液压系统的压力协调，提高液有利于液压系统的压力协调，提高液压系统的效率。压系统的效率。1-滑轨；滑轨；2-主活塞；主活塞；3-卡瓦及卡瓦座；卡瓦及卡瓦座；4-复复位弹簧；位弹簧；5-插杆；插杆；6-碟形弹簧；碟形弹簧；7-副油缸副油缸夹持器结构示意图夹持器结构示意图 8、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机 主要部件简介：主要部件简介：给进装置及机架给进装置及机架钻机的给进装
9、置钻机的给进装置功能功能：A.可以实现回转器的往复移动，完成起、下钻具工序和在钻进过程中控制孔底压力满足钻可以实现回转器的往复移动，完成起、下钻具工序和在钻进过程中控制孔底压力满足钻头连续破岩的要求；头连续破岩的要求；B.孔内出现事故时能进行强力起拔。孔内出现事故时能进行强力起拔。钻机的给进装置钻机的给进装置构成构成：由：由2个双杆油缸并列安装构成，活塞杆固定在机身两端的挡板上，有个双杆油缸并列安装构成，活塞杆固定在机身两端的挡板上，有效地利用机身的长度和宽度，并增加了机身的刚度；缸筒沿活塞杆往复运动，改善了缸效地利用机身的长度和宽度，并增加了机身的刚度；缸筒沿活塞杆往复运动，改善了缸筒的导向
10、性，延长了油缸的使用寿命。油缸的挡环插入拖板的马蹄形挡块之间，装拆方筒的导向性，延长了油缸的使用寿命。油缸的挡环插入拖板的马蹄形挡块之间，装拆方便。便。机架机架用于安装给进装置，起支撑作用，承受钻机给进、起拔时的反作用力和回转时的翻转用于安装给进装置，起支撑作用，承受钻机给进、起拔时的反作用力和回转时的翻转扭矩。机架由前后立柱和调角油缸等部件组成。通过调角油缸调节机身角度来满足钻孔扭矩。机架由前后立柱和调角油缸等部件组成。通过调角油缸调节机身角度来满足钻孔倾角的要求。倾角的要求。9、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机 主要部件简介：主要部件简介：液
11、压步履机构液压步履机构用途：用途：钻机常常要在一个钻场施工数个钻孔，为便于就近搬迁，减轻劳动强度，缩短施工钻机常常要在一个钻场施工数个钻孔，为便于就近搬迁，减轻劳动强度，缩短施工准备时间，在几种深孔钻机上配备了带中心转向的液压步履机构。准备时间，在几种深孔钻机上配备了带中心转向的液压步履机构。构成及其作用：构成及其作用：w液压步履机构由液压步履机构由支腿油缸支腿油缸、平移油缸、中心转向油缸、上下底盘等部件平移油缸、中心转向油缸、上下底盘等部件组成。组成。w上下两层底盘之间设有滑轨。支腿油缸和上述主机各部件都安装在上盘上；上下两层底盘之间设有滑轨。支腿油缸和上述主机各部件都安装在上盘上；w在下盘
12、中部装有中心转向油缸。上下盘之间装有平移油缸，其缸筒和活塞杆分别与上盘在下盘中部装有中心转向油缸。上下盘之间装有平移油缸，其缸筒和活塞杆分别与上盘和下盘铰接。通过操纵台控制支腿油缸和平移油缸交替动作即可完成主机的前后步移。和下盘铰接。通过操纵台控制支腿油缸和平移油缸交替动作即可完成主机的前后步移。当需要转向时，可操纵中心转向油缸使主机整体升离地面，通过人力直接推动主机转向。当需要转向时，可操纵中心转向油缸使主机整体升离地面，通过人力直接推动主机转向。转到所要求的位置后，再使整机落下。转到所要求的位置后，再使整机落下。w为在钻场能牢固安装钻机，在上盘侧面对称布置为在钻场能牢固安装钻机，在上盘侧面
13、对称布置4个单体液压支柱的支座。在钻机的方位调整好以个单体液压支柱的支座。在钻机的方位调整好以后，顶紧单体液压支柱。有支座的夹持即使支柱松动也不会翻倒砸伤人。后，顶紧单体液压支柱。有支座的夹持即使支柱松动也不会翻倒砸伤人。10、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机 主要部件简介：主要部件简介：液压步履机构液压步履机构1-回转器；回转器；2给进装置及机架；给进装置及机架；3夹持器；夹持器；4液压步履机构液压步履机构主机结构示意图主机结构示意图11、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机 （1 1）近水平深孔）近
14、水平深孔5005001000m1000m全液压坑道钻机全液压坑道钻机 型型 号号 ZDY6000S(MK-6)ZDY8000SZDY10000S(MK-7)额定扭矩额定扭矩/N.m6000160080002100100002600额定转速额定转速/r.min-1602104516035130最大起拔最大起拔/给进力给进力/kN190/250给进给进/起拔行程起拔行程/mm1000主轴倾角主轴倾角/o-1010给进给进/起拔速度起拔速度/m.S-1主副泵合流给进主副泵合流给进00.25副泵给进副泵给进00.05液压系统额定压液压系统额定压力力/MPa主油泵主油泵28副油泵副油泵21电机功率电机功
15、率/kw7590油箱有效容积油箱有效容积/L280配套钻杆直径配套钻杆直径/mm73/8989总质量总质量/kg5600主机外形尺寸（长主机外形尺寸（长X宽宽X高）高）mXmXm2.66X1.43X1.9212、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术ZDY8000S/ZDY10000SZDY8000S/ZDY10000S全液压钻机全液压钻机（MK-7型）型）一适应范围一适应范围：ZDY8000S/ZDY10000S型钻机是目前国内煤矿巷道钻进能力最大的全液压近水平孔钻机。它具有大扭矩、给进/起拔力强等特点。w适用于煤矿井下瓦斯抽放大直径（=150200mm）近水平长钻孔
16、的施工。13、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY8000S/ZDY10000S ZDY8000S/ZDY10000S全液压钻机（全液压钻机（MK-7MK-7型）型）二、结构特点二、结构特点：1.采用全液压动力头结构，由主机、泵站、操纵台三大部分组成，采用全液压动力头结构，由主机、泵站、操纵台三大部分组成，解体性强。主机设有步履行走机构和转向机构，使搬迁更方便，解体性强。主机设有步履行走机构和转向机构，使搬迁更方便，钻场布置更加灵活；钻场布置更加灵活；2.双泵液压系统，使回转与给进工艺参数可以独立调节。变量油泵双泵液压系统，使回转与给进工艺参数可以独立调节。变
17、量油泵和变量马达的有机组合使转速和扭矩调整范围扩大并实现无级调和变量马达的有机组合使转速和扭矩调整范围扩大并实现无级调速，提高了钻机对不同钻进工艺的适应能力；速，提高了钻机对不同钻进工艺的适应能力；3.液压自动拧卸钻具，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率；液压自动拧卸钻具，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率；4.双油缸给进双油缸给进/起拔钻具，使给进起拔钻具，使给进/起拔能力增大，提高了处理孔内起拔能力增大，提高了处理孔内事故的能力；事故的能力；5.通孔式的回转器结构设计，通过更换不同尺寸的卡瓦组可适用不通孔式的回转器结构设计，通过更换不同尺寸的卡瓦组可适用不同直径的外平钻杆，钻杆长度也不
18、受钻机结构尺寸的限制；同直径的外平钻杆，钻杆长度也不受钻机结构尺寸的限制；6.用支撑油缸调整机身的倾角既方便省力又安全可靠；用支撑油缸调整机身的倾角既方便省力又安全可靠；7.操纵台集中操纵，使操纵人员可远离孔口，确保了人身安全；操纵台集中操纵，使操纵人员可远离孔口，确保了人身安全；8.完备的液压保护装置和通用性强的液压元件，提高了钻机运行的完备的液压保护装置和通用性强的液压元件，提高了钻机运行的稳定性和可靠性。稳定性和可靠性。14、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术ZDY8000S/ZDY10000SZDY8000S/ZDY10000S全液压钻机全液压钻机（MK-7
19、型）型）三、应用实例三、应用实例w情况简介情况简介 2002年12月819日，在陕西铜川矿务局陈家山煤矿415区段附近施工。试验历时11天，纯钻进时间约138小时，累计进尺1667.5m，平均时效为12.13m/h，采用一次成孔的钻进工艺，先后完成了钻机能力孔和试验孔两个钻孔。该钻孔用于抽放瓦斯，平均瓦斯抽放量达到14m3/min，抽放瓦斯浓度为80%。其中一个钻孔孔深孔深865m，最高时效达到28m/h，开孔直径300mm，终孔孔径150mm，是当时我国煤矿井下施工成孔最长、孔成孔最长、孔径最大的近水平定向全煤钻孔。径最大的近水平定向全煤钻孔。w煤层情况简介煤层情况简介 钻孔在4#2煤层中施
20、工，该煤层含数层夹矸，夹矸多为泥岩或炭质泥岩。施工区段地质构造主要以褶皱构造为主，属高瓦斯地区，煤的平均厚度为10m，煤层倾角57。15、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY8000S/ZDY10000S全液压钻机（全液压钻机（MK-7型）型）w1#1#钻孔施工简介钻孔施工简介：开孔倾角上仰6，方位平行于415运顺，孔深802.5m（其中孔深0420m段，孔径为193mm；孔深420500m段，孔径为153mm；孔深500802.5m段，孔径为113mm）。在钻进过程中，先后穿越煤层及泥岩（其中前380m在煤层中钻进，测斜仪对钻孔倾角进行测量，钻孔倾角最大为6
21、.5，最小为6，与开孔倾角大致相同）。孔深380m以后先是换用113mm四翼刮刀钻头，钻头后跟3个稳定器。钻孔轨迹一直保持在泥岩中钻进至802.5m终孔。16、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术ZDY8000S/ZDY10000S全液压钻机（全液压钻机（MK-7型）型）2#2#钻孔施工简介钻孔施工简介：开孔倾角上仰5.3，方位右偏415运顺3。终孔孔深865m（孔深 0712m段，孔径为153mm；孔深 712865m段，孔径为113mm）。钻进施工时，先后通过煤层、炭质泥岩。用造斜组合钻具钻进至337m时，经测斜仪对钻孔进行倾角测量，最大倾角为-1，最小倾角为-1
22、.5，钻孔下斜。根据矿上提供的地质资料，为使钻孔轨迹保持在煤层中，换用保直组合钻具钻进，钻进至855m时，进入炭质泥岩，继续钻进10m，（其中855m在煤层中钻进）。17、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY8000S/ZDY10000S ZDY8000S/ZDY10000S全液压钻机（全液压钻机（MK-7MK-7型）型）w钻具应用情况简介钻具应用情况简介 在此次施工中采用煤科总院西安研究院研制的8类金刚石复合片钻头类金刚石复合片钻头：75mm的内凹三翼金刚石复合片钻头；113mm内凹三翼金刚石复合片钻头；113mm四翼刮刀金刚石复合片钻头；94金刚石复合片组
23、合扩孔钻头；113mm金刚石复合片组合扩孔钻头；153mm金刚石复合片导向扩孔钻头；193mm金刚石复合片导向扩孔钻头和300mm金刚石复合片导金刚石复合片导向扩孔钻头向扩孔钻头，8类钻头经使用，效果良好，特别是对于坚固性系数f=0.82.5煤岩互层地层有很好的适应性和钻进性能。在煤层中钻进时，平均时效可达18m/h以上。18、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-6型型)一适应范围一适应范围：wZDY6000S型全液压钻机是动力头式全液压钻机，具有扭矩大、给进/起拔力强等特点。适用于煤矿井下瓦斯抽采大直径近水平长钻孔和
24、地质勘探孔等。19、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-6型型)二、结构特点：二、结构特点：1.采用全液压动力头结构全液压动力头结构，由主机、泵站、操纵台三大部分组成，解体性强。主机设有步履行走机构使搬迁更方便，钻场布置更加灵活；2.双泵液压系统双泵液压系统，使回转与给进工艺参数可以独立调节。变量油泵和变量马达的有机组合使转速和扭矩调整范围扩大并实现了无级调速，提高了钻机对不同钻进工艺的适应能力；3.液压自动拧卸钻具液压自动拧卸钻具，减轻了工人的劳动强度，提高了工作效率；20、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定
25、向长钻孔施工关键技术 ZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-6型型)二、结构特点：二、结构特点：4.双油缸给进与起拔钻具双油缸给进与起拔钻具，使给进、起拔能力增大，提高了钻机处理孔内事故的能力；5.通孔式的回转器结构设计通孔式的回转器结构设计，通过更换不同尺寸的卡瓦组可适用不同直径的外平钻杆，钻杆的长度也不受钻机结构尺寸的限制；6.用支撑油缸调整机身的倾角用支撑油缸调整机身的倾角既方便省力又安全可靠；7.操纵台集中操纵，使操纵人员可远离孔口，确保了人身安全；8.完备的液压保护装置和通用性强的液压元件液压保护装置和通用性强的液压元件，提高了钻机运行的稳定性和可靠性。21、煤矿井下定向长
26、钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-6型型)三、应用实例三、应用实例 现场使用情况一：现场使用情况一：1998年年12月月-1999年年1月，在阳泉煤业集团一矿井下月，在阳泉煤业集团一矿井下4108工作面进行工作面进行现场试验，历时现场试验，历时35天天,沿煤层顶板定向钻进试验孔沿煤层顶板定向钻进试验孔2个。个。1号试验孔孔深号试验孔孔深508m，2号试验孔孔深号试验孔孔深603.5m。试验钻孔布置在距试验钻孔布置在距12号煤层约号煤层约36m的灰白色中砂岩顶板中，硬度的灰白色中砂岩顶板中，硬度6-7级。岩层厚约级。岩层厚约7m。采
27、用全回转、二次成孔钻进工艺。配用采用全回转、二次成孔钻进工艺。配用89 mm专用钻杆、钻孔定向专用钻杆、钻孔定向稳定器、复合片钻头及其它配套机具。稳定器、复合片钻头及其它配套机具。2号试验孔，开孔仰角号试验孔，开孔仰角2.5，使用，使用113 mm复合片钻头钻进，用稳复合片钻头钻进，用稳定组合钻具控制钻孔方向，施工先导孔，钻至定组合钻具控制钻孔方向，施工先导孔，钻至603.5m终孔；再换用终孔；再换用193 mm的复合片扩孔钻头，扩孔至的复合片扩孔钻头，扩孔至502.9 m，之后又使用，之后又使用153 mm扩孔钻头扩孔钻头钻至钻至603m。先导孔平均每班进尺。先导孔平均每班进尺50m，193
28、 mm钻头扩孔平均每班进尺钻头扩孔平均每班进尺30m，钻孔历时，钻孔历时22天（包括处理孔内事故）。天（包括处理孔内事故）。1号试验孔，开孔仰角号试验孔，开孔仰角2，终孔深度，终孔深度508m，先导孔最高班进尺，先导孔最高班进尺118m，钻孔历时钻孔历时10天。经测斜终孔位置偏差小于孔深的天。经测斜终孔位置偏差小于孔深的1，达到了设计孔的要，达到了设计孔的要求。求。22、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-6型型)三、应用实例三、应用实例 w现场使用情况二现场使用情况二：w2000年年10月月1日日11月月23日，在抚
29、顺老虎台煤矿日，在抚顺老虎台煤矿-780m运输运输岩巷内施工钻孔三个。岩巷内施工钻孔三个。w钻孔一钻孔一：钻孔直径：钻孔直径94mm，采用，采用73mm外平钻杆，开孔方位外平钻杆，开孔方位18,仰角仰角10，从开孔到终孔相继钻过地层为玄武岩层凝，从开孔到终孔相继钻过地层为玄武岩层凝灰岩层主煤层。玄武岩硬度灰岩层主煤层。玄武岩硬度56级。灰白色凝灰岩硬度级。灰白色凝灰岩硬度4级，级，遇水膨胀，夹有凝灰质角砾岩、集块岩和凝灰质砂岩，并含遇水膨胀，夹有凝灰质角砾岩、集块岩和凝灰质砂岩，并含硅化木和植物碎片。主煤层是由硅化木和植物碎片。主煤层是由538个自然分层组成的复合个自然分层组成的复合煤层，夹薄
30、层黑色页岩、碳质页岩、烛煤、灰白色泥岩、灰煤层，夹薄层黑色页岩、碳质页岩、烛煤、灰白色泥岩、灰褐灰黑色泥质粉砂岩和细砂岩等。钻进过程中经过三个重褐灰黑色泥质粉砂岩和细砂岩等。钻进过程中经过三个重要分煤层，分层厚为要分煤层，分层厚为2025m。总计钻进孔深。总计钻进孔深521.5m(其中其中钻孔在岩石中钻进钻孔在岩石中钻进301.5m，在煤层中钻进，在煤层中钻进220m)。钻孔进入。钻孔进入煤层煤层220m后，由于煤层瓦斯含量较大，喷孔、塌孔现象严重，后，由于煤层瓦斯含量较大，喷孔、塌孔现象严重，造成孔内不返水，无法正常钻进而终孔。测钻孔仰角最大造成孔内不返水，无法正常钻进而终孔。测钻孔仰角最大
31、11.2，最小，最小10，与开孔设计仰角，与开孔设计仰角10，基本一致。，基本一致。23、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-6型型)三、应用实例三、应用实例 w现场使用情况二现场使用情况二：w2000年年10月月1日日11月月23日，在抚顺矿务局老虎台煤矿日，在抚顺矿务局老虎台煤矿-780m矿车巷道内施工钻孔三个。矿车巷道内施工钻孔三个。w钻孔二钻孔二：开孔方位开孔方位50，仰角，仰角5，地质条件和一号钻孔相近，地质条件和一号钻孔相近，在在孔深孔深117m时钻进到时钻进到F25和和F24两条断层的交汇带，岩层破两条断
32、层的交汇带，岩层破碎，钻孔塌孔严重，孔内不返水，无法正常钻进。据地质资碎，钻孔塌孔严重，孔内不返水，无法正常钻进。据地质资料推测，前面还要经过料推测，前面还要经过4个大断层带，最大断层落差个大断层带，最大断层落差72m，按，按矿地测科建议停钻。矿地测科建议停钻。w钻孔三钻孔三：开孔方位：开孔方位235，仰角，仰角10，主要地层为橄榄玄武，主要地层为橄榄玄武岩和少量凝灰岩的软硬互层，设计孔深岩和少量凝灰岩的软硬互层，设计孔深700m，实钻孔深，实钻孔深722.6m。24、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY6000SZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK
33、-6(MK-6型型)三、应用实例三、应用实例 w现场使用情况三：现场使用情况三：w2001年年9月月25日日10月月10日，在山西晋城寺河煤矿东日，在山西晋城寺河煤矿东二盘区二盘区102017S 巷道南侧端部实验。巷道南侧端部实验。w巷道宽巷道宽4.5m、高、高3.5m。钻场所处位置在。钻场所处位置在3号煤层底号煤层底板之上。煤层平均厚度板之上。煤层平均厚度6.5m，煤性脆、光亮型，硬，煤性脆、光亮型，硬度度4-6级。煤层含夹矸级。煤层含夹矸0-4层，一般为层，一般为1-2层，厚度层，厚度0.1-0.5m不等。煤层下部有内生裂隙发育。煤层瓦不等。煤层下部有内生裂隙发育。煤层瓦斯含量较大。煤层上
34、下均为深灰色泥岩和细粒砂岩，斯含量较大。煤层上下均为深灰色泥岩和细粒砂岩，其硬度为其硬度为7-8级。级。25、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-6型型)三、应用实例三、应用实例 w现场使用情况三：现场使用情况三：w1#钻孔：钻孔：位于巷道南端的底板以上位于巷道南端的底板以上1.5m，仰角，仰角1.5、方位角、方位角170，基本平行于，基本平行于102015S巷道开孔。巷道开孔。采用采用94mm保直稳定组合钻具成孔后，又用保直稳定组合钻具成孔后，又用153mm的钻头扩孔，以满足封孔要求。纯钻进时的钻头扩孔，以满足封孔要
35、求。纯钻进时间间20.85小时，完成钻孔孔深小时，完成钻孔孔深509.03m，平均钻进时，平均钻进时效效24.4m/h。在钻进至。在钻进至280m时，发现进尺缓慢，提时，发现进尺缓慢，提钻后发现钻头磨损严重，换用侧切削钻头继续钻进钻后发现钻头磨损严重，换用侧切削钻头继续钻进直至终孔。在孔深直至终孔。在孔深280m和和350m处对钻孔倾角分别处对钻孔倾角分别进行测斜，倾角分别为进行测斜，倾角分别为1和和-1。26、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY6000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-6型型)三、应用实例三、应用实例 w现场使用情况三现场使用情况三：w2#
36、钻孔钻孔：采用保直组合钻具一直钻进到：采用保直组合钻具一直钻进到135m，后因，后因孔口瓦斯过大，从安全施工的角度考虑，矿上决定孔口瓦斯过大，从安全施工的角度考虑，矿上决定提钻封孔。提钻封孔。w3#钻孔钻孔：从：从80m处遇到煤层夹矸一直钻进至处遇到煤层夹矸一直钻进至519.5m终孔，钻孔在煤层夹矸中延伸。在孔深终孔，钻孔在煤层夹矸中延伸。在孔深240m处对钻处对钻孔轨迹进行测量，测量倾角为孔轨迹进行测量，测量倾角为1。w这三个钻孔都从开始进行瓦斯抽采，瓦斯浓度为这三个钻孔都从开始进行瓦斯抽采，瓦斯浓度为97%，瓦斯涌出量，瓦斯涌出量2-2.5m3/min。27、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术
37、、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术2 2）钻机）钻机（2 2）中深孔钻机）中深孔钻机(西安研究院西安研究院)主要技术参数：主要技术参数：型型 号号 ZDY1200SZDY600SGZDY900SGZDY1900SZDY3200SZDY4000S钻孔深度钻孔深度/m300/200350/250350350350开孔直径开孔直径/mm1109494130150200终孔直径终孔直径/mm75/94757594133150钻杆直径钻杆直径/mm42/5055.5/7155.5/7173回转速度回转速度/r.min-180280160540185650853005017570280 额定扭矩额定扭矩/N
38、.m12003206001609002401900500320085040001050最大起拔最大起拔/给进力给进力/kN52/364677/10275/102150钻孔倾角钻孔倾角/o-90+90-45+45给进行程给进行程/mm6501200600750电机功率电机功率/kw22375528、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY-4000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-5Z型型)一、适用范围一、适用范围wZDY-4000S型钻机是一种低转速、大扭矩、能够钻进大直径中深孔的全液压坑道钻机。该钻机适于采用复合片钻头或牙轮钻头钻进。主要用于煤矿井下大直煤矿井下
39、大直径瓦斯抽采钻孔及救援钻孔等径瓦斯抽采钻孔及救援钻孔等施工。二、结构特点二、结构特点 1.采用全液压动力头结构，由主机、泵站、操纵台三大部分组成，解体性好，搬迁方便，钻场布置灵活；2.液压自动拧卸钻具，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率；29、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY-4000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-5Z型型)二、结构特点二、结构特点 3.双泵液压系统使回转参数与给进工艺参数独立调节。变量油泵和变量马达组合进行无级调速，转速和扭矩可在大范围内调整，提高了钻机对不同钻进工艺的适应能力。4.夹持器为常闭式结构，可有效防止施工过程中跑钻现象的
40、发生，满足倾斜孔施工需要；5.通过操纵台集中操纵使操纵人员可远离孔口一定距离，确保了人身安全；6.回转器采用通孔式结构，钻杆长度不受钻机给进行程的限制；7.用支撑油缸调整机身倾角方便省力又安全可靠；8.保护完备的液压装置及通用性强的液压元件，确保了钻机运行的可靠性及稳定性。30、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY-4000S型全液压钻机型全液压钻机(MK-5Z型型)三、应用实例三、应用实例 1.山西阳泉煤业集团新景矿山西阳泉煤业集团新景矿：2003年年6月，在阳煤集团月，在阳煤集团新景矿的大直径钻孔的钻进试验中，经过新景矿的大直径钻孔的钻进试验中，经过12天
41、（包括钻天（包括钻进辅助时间），实际钻进时间进辅助时间），实际钻进时间72小时，配合使用研制的小时，配合使用研制的高强度、大直径螺旋钻杆和大直径硬质合金钻头高强度、大直径螺旋钻杆和大直径硬质合金钻头，共完，共完成成600mm的的全煤层钻孔全煤层钻孔4个，累计进尺个，累计进尺115.6m，最大，最大孔深为孔深为50.6m，完成了抢险救援钻孔的工艺要求。，完成了抢险救援钻孔的工艺要求。2.河南焦煤集团演马庄矿河南焦煤集团演马庄矿：从：从2003年年6月起至月起至2004年年5月，该型钻机配月，该型钻机配113250mm的塔式钻头的塔式钻头，打大直径，打大直径钻孔防突措施孔。共施工了钻孔防突措施孔。
42、共施工了15855m回采工作面预抽钻回采工作面预抽钻孔孔，瓦斯抽放效果较原来提高了一倍以上，瓦斯突出区，瓦斯抽放效果较原来提高了一倍以上，瓦斯突出区掘进速度由原来的掘进速度由原来的30-40m/月提高到月提高到90m/月。月。31、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY3200S型全液压钻机（型全液压钻机（MKD-5S型）型）一、适用范围一、适用范围wZDY-3200S型钻机是一种低转速、大扭矩、能够钻进型钻机是一种低转速、大扭矩、能够钻进大直径中深孔的全液压坑道钻机。该钻机适于采用复合大直径中深孔的全液压坑道钻机。该钻机适于采用复合片钻头或牙轮钻头钻进。主要用
43、于煤矿井下大直径瓦斯片钻头或牙轮钻头钻进。主要用于煤矿井下大直径瓦斯抽放孔及其它工程孔的施工，也可用于地面工程钻孔的抽放孔及其它工程孔的施工，也可用于地面工程钻孔的施工。施工。二、结构特点二、结构特点 1.采用全液压动力头结构，由主机、泵站、操纵台三大采用全液压动力头结构，由主机、泵站、操纵台三大部分组成，解体性好，搬迁方便，钻场布置灵活；部分组成，解体性好，搬迁方便，钻场布置灵活；2.液压自动拧卸钻具，减轻了工人劳动强度，提高了工液压自动拧卸钻具，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率；作效率；32、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY3200SZDY3200S
44、型全液压钻机（型全液压钻机（MKD-5SMKD-5S型）型）二、结构特点二、结构特点 3.双泵液压系统使回转参数与给进工艺参数独立调节。变量油泵双泵液压系统使回转参数与给进工艺参数独立调节。变量油泵和变量马达组合进行无级调速，转速和扭矩可在大范围内调整，和变量马达组合进行无级调速，转速和扭矩可在大范围内调整，提高了钻机对不同钻进工艺的适应能力。提高了钻机对不同钻进工艺的适应能力。4.夹持器为夹持器为常闭式结构常闭式结构，可有效防止施工过程中跑钻现象的发生，可有效防止施工过程中跑钻现象的发生，满足大角度倾斜孔施工需要；满足大角度倾斜孔施工需要；5.通过操纵台集中操纵使操纵人员可远离孔口一定距离，
45、确保了通过操纵台集中操纵使操纵人员可远离孔口一定距离，确保了人身安全；人身安全；6.回转器采用通孔式结构，钻杆长度不受钻机给进行程的限制；回转器采用通孔式结构，钻杆长度不受钻机给进行程的限制；7.用支撑油缸调整机身倾角方便省力又安全可靠；用支撑油缸调整机身倾角方便省力又安全可靠；8.保护完备的液压装置及通用性强的液压元件，确保了钻机运行保护完备的液压装置及通用性强的液压元件，确保了钻机运行的可靠性及稳定性。的可靠性及稳定性。33、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY3200SZDY3200S型全液压钻机（型全液压钻机（MKD-5SMKD-5S型）型）三、应用实
46、例三、应用实例 1.贵州水城矿务局木冲沟煤矿贵州水城矿务局木冲沟煤矿：将该型钻机应用于煤矿：将该型钻机应用于煤矿瓦斯抽放孔施工，在煤层瓦斯抽放孔施工，在煤层顶板岩层内施工三个钻孔顶板岩层内施工三个钻孔，一，一个试验孔，深度个试验孔，深度318m、孔径、孔径113mm，另两个深度分，另两个深度分别为别为198和和324m，为木冲沟煤矿瓦斯综合治理提供了，为木冲沟煤矿瓦斯综合治理提供了必要的手段。必要的手段。w2.山西阳泉煤业集团新景矿山西阳泉煤业集团新景矿：2003年年6月，在阳煤集团月，在阳煤集团新景矿的大直径钻孔的钻进试验中，经过新景矿的大直径钻孔的钻进试验中，经过12天（包括钻天（包括钻进
47、辅助时间），实际钻进时间进辅助时间），实际钻进时间72小时，配合使用研制的小时，配合使用研制的高强度、大直径螺旋钻杆和大直径硬质合金钻头，高强度、大直径螺旋钻杆和大直径硬质合金钻头，共完共完成成600mm的试验孔的试验孔4个个，累计进尺，累计进尺115.6m，最大孔深，最大孔深为为50.6m，完成了抢险救援钻孔的工艺要求。，完成了抢险救援钻孔的工艺要求。34、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY1900S型全液压钻机型全液压钻机(MKD-5S型型)一、适用范围一、适用范围 ZDY1900S型钻机是动力头式全液压钻机。具有扭型钻机是动力头式全液压钻机。具有扭矩大
48、、给进矩大、给进/起拔力大等特点，它不仅适用于牙轮钻头、起拔力大等特点，它不仅适用于牙轮钻头、复合片钻头全面钻进，也适用于硬质合金钻进、还可适复合片钻头全面钻进，也适用于硬质合金钻进、还可适应冲击回转钻进、旋喷钻进工艺，满足各种用途的钻孔。应冲击回转钻进、旋喷钻进工艺，满足各种用途的钻孔。如：地质勘探孔、瓦斯抽放孔、注水、排放水孔、锚固、如：地质勘探孔、瓦斯抽放孔、注水、排放水孔、锚固、管棚等工程用孔。管棚等工程用孔。二、结构特点二、结构特点 1.采用全液压动力头结构，由主机、泵站、操纵台三采用全液压动力头结构，由主机、泵站、操纵台三大部分，解体性好，搬迁方便，钻场布置灵活；大部分，解体性好，
49、搬迁方便，钻场布置灵活；2.液压自动拧卸钻具，减轻了工人劳动强度，提高了工液压自动拧卸钻具，减轻了工人劳动强度，提高了工作效率；作效率；35、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY1900S型全液压钻机型全液压钻机(MKD-5S型型)二、结构特点二、结构特点：3.双泵液压系统使回转与给进参数能独立调节，提高双泵液压系统使回转与给进参数能独立调节，提高了钻机对各种不同钻进工艺的适应能力；了钻机对各种不同钻进工艺的适应能力；4.夹持器为大通孔翻盖式结构，可通过大直径钻杆扶夹持器为大通孔翻盖式结构，可通过大直径钻杆扶正器，满足各种钻孔的需要；正器，满足各种钻孔的需要；
50、5.通过操纵台集中操纵使操纵人员可远离孔口，确保通过操纵台集中操纵使操纵人员可远离孔口，确保了人身安全；了人身安全；6.回转器采用通孔式结构，钻杆长度不受给进行程的回转器采用通孔式结构，钻杆长度不受给进行程的限制限制。7.用支撑油缸调整机身倾角既方便省力又安全可靠。用支撑油缸调整机身倾角既方便省力又安全可靠。8.保护完备的液压装置及通用性强的液压元件，确保保护完备的液压装置及通用性强的液压元件，确保了钻机运行的可靠性及稳定性。了钻机运行的可靠性及稳定性。36、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术 ZDY1900S型全液压钻机型全液压钻机(MKD-5S型型)三、应用实例
