井下水平長鉆孔定向鉆進裝備及工藝技術

2024/3/11井下水平長鉆孔定向鉆進裝備及工藝技術目錄六、與國外定向裝備主要技術性能對比

五、現場應用

四、定向鉆進工藝研究三、隨鉆測量定向鉆進系統(tǒng)

二、履帶定向鉆進鉆機一、設備研發(fā)背景3/11/2024傳統(tǒng)的鉆孔施工設備及工藝不能完全滿足瓦斯高效抽采的需求。

鉆孔深度有限鉆孔數量多勞動強度大施工周期長封孔質量差存在問題一、設備研發(fā)背景3/11/2024水平定向長鉆孔是國內外瓦斯高效抽采的主要技術途徑。有效距離長多分支孔鉆進效率高一孔多用集中抽采主要優(yōu)點一、設備研發(fā)背景3/11/2024一、設備研發(fā)背景2.存在問題澳大利亞VLD鉆機3/11/2024一、設備研發(fā)背景2.存在問題國外設備使用效果不理想，嚴重制約著瓦斯高效抽采高價銷售孔內事故多售后服務滯后15~188~10151~2國外國內價格(百萬)服務周期(天)高價銷售孔內事故多售后服務滯后3/11/2024ZDY6000LD(A)ZDY6000LDZDY4000LD

二履帶定向鉆進鉆機3/11/2024適應中型礦井巷道斷面（長4m×寬4m×高3m）適應中大型礦井巷道斷面（長6m×寬4m×高3m）適應大型礦井巷道斷面（長6m×寬6m×高3m）ZDY4000LDZDY6000LDZDY6000LD(A)可實現定向功能的機型：二履帶定向鉆進鉆機3/11/2024三隨鉆測量定向鉆進系統(tǒng)

3/11/20243.1高強度大通孔鉆桿

a.能夠進行孔底馬達定向鉆進(內徑≥55mm)；b.具有傳輸測量定向信號的能力;c.能夠進行大直徑鉆孔回轉鉆進(扭矩≥3000Nm)；

d.具有施工千米近水平鉆孔和分支孔的能力。3/11/20243.1高強度大通孔鉆桿中心通纜式高強度大通孔鉆桿3/11/2024鉆桿特點

鉆桿抗拉強度≥950kN 抗扭強度≥6000Nm。

3/11/20243.2孔底測量探管測量探管最長工作時間達45天，超進口產品近50%測量精度提高1倍可反復充電，循環(huán)使用3/11/20243.2孔底測量探管精度指標項目測量范圍測量精度限制條件傾角－90°～90°±0.2°水平為0，低于水平為-方位角0～360°±1.5°傾角：-84°～84°彎頭方向0～360°±1.5°傾角：-84°～84°3/11/20243.3孔口監(jiān)視器3/11/2024

3.3.1鉆孔軌跡設計軟件界面3/11/2024

3.3.1鉆孔軌跡參數設計界面3/11/2024

2.3.2隨鉆測量系統(tǒng)主界面

3/11/2024

2.3.2探管檢測、測量操作界面3/11/2024

（3）Φ85mm三翼刮刀造斜鉆頭（4）Φ94mm/Φ153mm擴孔鉆頭3.4鉆頭3/11/2024測斜儀無磁鉆桿旁通閥馬達萬向軸傳動軸鉆頭螺桿馬達組合結構示意圖3.5螺桿馬達3/11/20243.5螺桿馬達螺桿馬達結構圖3/11/2024進口φ73螺桿鉆具按不同分類方式的主要技術參數表外徑mm鉆頭尺寸mm長度m排量lpm轉速rpm上緊扭矩Nm輸出扭矩Nm最大過載拉力kN最大鉆壓kN7382-1142.85113-350140-37516202578927螺桿馬達主要技術參數3/11/20243.5螺桿馬達a.能夠滿足定向不同鉆進的需要；b.工作性能穩(wěn)定，工作基本參數能夠滿足配套機具的要求；

c.

使用壽命長，可以滿足施工千米近水平鉆孔的能力。

3/11/20243.6無磁鉆桿無磁鉆桿分為上無磁和下無磁鉆桿。3/11/2024分支鉆孔多級無孔底側鉆分支技術螺桿馬達四定向鉆進工藝研究3/11/2024應用效果：實現了長鉆孔和分支孔在抽采區(qū)域的均勻布置鉆孔軌跡設計與分析軟件開發(fā)四定向鉆進工藝研究3/11/2024寧夏汝萁溝煤礦實鉆軌跡四定向鉆進工藝研究3/11/2024五推廣應用情況定向鉆進裝備已在我國22個礦井進行推廣應用，累計施工瓦斯抽采鉆孔近257745m，不但為煤礦企業(yè)的安全生產提供了保障，同時也提高了礦井瓦斯抽采利用，為煤礦企業(yè)帶來可觀的經濟效益。截至2010年11月我院已累計銷售44余臺套煤礦井下定向鉆進裝備。3/11/2024●陜西彬長大佛寺煤礦，最深孔810m?！?/p>

陜西長武亭南煤礦一期，最深孔1046m?！?/p>

陜西長武亭南煤礦二期，最深孔830m?！裆袢A寧煤汝箕溝煤礦，最深孔961m?！窠鹉芄径V

，最深孔600m。●

晉城煤業(yè)集團成莊礦，最深孔600m。●陽泉煤業(yè)集團石港煤礦，最深孔510m。五推廣應用情況3/11/2024五推廣應用情況●

陽泉煤業(yè)集團新景煤礦，最深孔600m。●神華神東保德煤礦，最深孔984m。●山西焦煤杜兒平礦，最深孔570m?！裎魃降V務局汾西煤礦，最深孔552m?！裆轿鹘姑弘p柳煤礦，最深孔744m?！胥~川礦務局陳家山煤礦，最深孔648m?！駮x城煤業(yè)集團寺河煤礦，最深孔1059m?！駮x城煤業(yè)集團沁秀公司岳成煤礦，最深孔300m。3/11/20245.1陜西長武亭南煤礦一期

1#主孔終孔深度1046m，創(chuàng)造了我國煤礦井下瓦斯抽放水平定向鉆孔的最高記錄，并施工3個分支孔，1-1分支和1-3分支從回順巷道中靶穿出；

2#

主孔深度822m，施工1個分支孔，從運順巷道中部中靶穿出。鉆進最高時效26.4m/h，平均進尺160m/d；終孔直徑96mm。在1000m的設計目標位置，鉆孔縱向偏差不足1m，橫向擺動不超過8m，體現出了我國定向鉆進裝備和工藝的最高水平。鉆孔軌跡示意圖3/11/20244.2陜西長武亭南煤礦一期3/11/20243/11/20244.2陜西長武亭南煤礦一期3/11/20244.2陜西長武亭南煤礦一期3/11/20245.3寧煤汝箕溝煤礦32215鉆場設計與實鉆軌跡平面圖3/11/2024杜兒坪煤礦定向鉆進實鉆軌跡施工總進尺3775m，最大進尺570m，主孔從6個陷落柱穿過

構造及陷落柱較多，對鉆孔控制技術要求較高5.4山西焦煤杜兒坪煤礦3/11/2024煤層f系數0.5左右，施工總進尺1202m，其中主孔孔深405m新景煤礦定向鉆進實鉆軌跡圖煤層相對松軟，瓦斯噴孔嚴重，鉆孔成孔困難5.5山西陽煤集團新景煤礦3/11/2024主孔實鉆深度1059m，探頂分支7次，探底分支3次，總進尺1656m寺河煤礦定向鉆進實鉆軌跡圖5.5山西晉煤集團寺河煤礦3/11/2024主要性能參數ZDY6000LD(A)VLD-1000最大轉矩/Nm6000/30003000主軸傾角/°-10～20-5～10最大給進/起拔力/kN180150給進行程/mm1000900電動機額定功率/kW9090外形尺寸（長×寬×高）/mm3500×2200×19004000×2000(2340)×1600鉆機質量/kg100008500適合鉆進方式常規(guī)回轉鉆進、孔底螺桿馬達鉆進孔底螺桿馬達鉆進主要液壓件（泵、閥）派克力士樂派克力士樂鉆機特點負載敏感液壓控制、三泵系統(tǒng)，一體式設計負載敏感液壓控制、三泵系統(tǒng)，一體式設計6.1鉆機六與國外定向裝備主要技術性能對比3/11/2024六與國外定向裝備主要技術性能對比6.2配套機具主要性能參數ZDY6000LD(A)VLD-1000鉆桿配套鉆桿直徑/mm73/89/9569.9強度抗拉/kN≥950≤500抗扭/Nm≥6000≤3000材質牌號/壁厚G105