【摘 要】
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煤矿瓦斯是引起煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸等灾害的主要因素,严重影响煤矿企业的安全生产。目前,在煤层中施工瓦斯抽采钻孔是治理煤矿瓦斯最主要、最有效的技术手段,然而在施工瓦斯抽采钻孔时,钻孔轨迹严重偏离设计轨迹,形成瓦斯治理空白带,无法达到瓦斯有效治理的目的,为后期煤层开采埋下安全隐患,因此研究顺煤层瓦斯抽采钻孔偏斜控制技术对煤矿企业安全生产具有重要意义。本文针对平煤矿区顺煤层瓦斯抽采钻孔严重偏斜问题,采
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煤矿瓦斯是引起煤与瓦斯突出和瓦斯爆炸等灾害的主要因素,严重影响煤矿企业的安全生产。目前,在煤层中施工瓦斯抽采钻孔是治理煤矿瓦斯最主要、最有效的技术手段,然而在施工瓦斯抽采钻孔时,钻孔轨迹严重偏离设计轨迹,形成瓦斯治理空白带,无法达到瓦斯有效治理的目的,为后期煤层开采埋下安全隐患,因此研究顺煤层瓦斯抽采钻孔偏斜控制技术对煤矿企业安全生产具有重要意义。本文针对平煤矿区顺煤层瓦斯抽采钻孔严重偏斜问题,采用理论分析、数值模拟、现场实验三种方式,分析研究顺煤层瓦斯抽采钻孔偏斜控制技术。通过对顺煤层瓦斯抽采钻孔的偏斜因素、偏斜条件、钻具受力进行分析研究,发现钻头的作用面形状、钻杆类型、钻具组合配比、钻进压力、钻具转速均会对钻孔的偏斜产生影响。针对钻头作用面形状和钻杆类型对钻孔偏斜的影响,本文采用数值模拟的方法进行研究,利用ANSYS数值模拟软件构建钻头、钻杆、各向同性煤体、各向异性煤体模型,对钻杆偏斜弯曲和钻头偏斜情况进行模拟,研究钻杆在偏斜力作用下钻杆弯曲变形,同时分析钻头在各向异性和各向同性煤体中位移偏斜、应力分布状态,对钻杆和钻头进行优选。接着制定钻头和钻杆组合方案进行现场实验,并且测得钻孔参数进行数据处理,依据处理结果绘制钻孔轨迹偏斜图,研究分析钻孔区间深度(0m～40m、40m～70m、70m～100m)内倾角变化、方位角变化、钻孔百米平均偏差量,得出Y轴方向钻孔在深度40m～70m内钻孔偏斜最为严重,其次是70m～100m,并且Φ113mm孔径中Φ75mm-Φ94mm-Φ113mm分级扩孔钻头偏斜量小于Φ113mm内凹钻头,同类型钻头中直径比大的Φ94mm内凹钻头加Φ73mm-22螺纹钻杆偏斜量最小。为进一步减少钻孔偏斜量采取角度补偿法纠偏和在40m～70m深度内优化钻进参数等方法控制钻孔偏斜,并进行现场效果检验,取得了良好的偏斜控制效果。图[50]表[11]参[81]
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