抽采培训教材(抽采基础部分)1.ppt

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第一篇钻机钻机分类钻机分类A.按钻机传动方式分机械式钻机优点：

结构简单；传动可靠；传动效率高；易于加工，成本低；操作简单，易维护。

缺点：

体积大、质量大；不便于远距离传动；钻孔布置不方便。

液压式钻机优点：

结构紧凑；体积小、重量轻；传动平稳；布局灵活；可无级调速；便于实现顺序动作和远距离控制和操作；便于操作自动化。

缺点：

要求液压件加工和装配精度高，造成相应成本高；对密封性要求高，否则易引起内、外泄漏。

气动钻机优点：

气动传动采用空气为介质节省费用；气动传动压力损失小，便于集中供应和远距离输送；气体压力较低，可适当降低元件加工精度。

缺点：

由于空气的可压缩性，工作速度不易稳定，外载对速度影响较大，较难实现工作速度的准确控制与调节，而且通常工作压力低、结构尺寸较大。

B.按钻进方法分冲击式钻机：

通过钻头周期性的上下运动冲击破碎岩石而实现钻孔的钻机称冲击式钻机。

钢丝绳冲击式钻机以钢丝绳带动钻头冲击地层实施钻进；钻杆冲击式钻机以钻杆带动钻头上下冲击实施钻进。

回转式钻机：

通过钻头在孔底的回转而破碎岩石的钻机称为回转式钻机。

回转式钻机可以完成多种类型的钻孔，是目前最为普遍的一种钻机。

振动式钻机：

它是采用震动器迫使钻具产生轴向周期性震动，依靠震动所产生的力破岩，实现钻进。

适用于松软地层钻进。

复合式钻机：

适应两种以上的钻进方法要求的钻机称为复合式钻机。

常见的有冲击回转复合式钻机、冲击回转震动静压复合钻机。

C.其它分类方法按用途分：

地质岩芯钻机、石油与天然气开发钻机、工程勘探开发钻机、安全钻机。

按带动钻杆回转装置的结构形式分：

立轴式、动力头式、转盘式。

按工作条件分为：

地面钻机、坑道钻机、水下钻机第二篇钻探工艺及钻探装备1.岩石的组成及力学性质岩石的组成及力学性质岩石分：

岩浆岩、沉积岩和变质岩。

岩石强度岩石强度：

是指岩石在载荷作用下抵抗破坏的能力。

在单向应力状态下，岩石的抗压强度最大，抗拉强度最小，抗剪强度介于抗压和抗拉强度之间，因此利用岩石抗拉、抗剪强度小的特点，寻求相应的碎岩方法，对提高碎岩的效果非常有效。

岩石的硬度岩石的硬度：

是岩石抵抗其它物体刻入其表面的能力。

岩石的压入与单轴抗压强度之比大约在520倍之间，因为工具对孔底岩石的破碎方式在大多数情况下是局部压碎，故岩石硬度指标更接近于钻进碎岩的难易程度。

岩石的研磨性岩石的研磨性：

在钻进过程中，钻头在轴压和转速的作用下破碎岩石，与此同时，钻头本身也受岩石的研磨而变钝。

岩石磨损钻头的能力称为岩石的研磨性。

工具被研磨是由岩石硬度的因素所造成的，如长石砂岩的磨损量仅为石英砂岩的1/20,显然石英硬度比长石大,但是岩石结构上的某些特征（岩石组成中的颗粒大小、成份、光泽等）的影响亦大，也能引起严重的磨损。

岩石的坚固性系数：

岩石的坚固性系数：

岩石在组合作用下抵抗破坏的能力。

2.岩石破碎效果及可钻性分级：

碎岩效果指标通常用钻进速度衡量，钻进速度由以下六种表达方式。

机械钻速机械钻速：

是反映所用的碎岩方法、所钻的岩石性质、所用的钻进工艺和技术状况的一个指标。

以单位时间所钻钻孔的进尺来表示：

vm=H/t式中：

vm机械钻速m/hH钻孔进尺mt纯钻进时间h回次钻速：

回次钻速：

表示从钻具开始下入钻孔进行钻进，直到把钻具从钻孔提出的工序中单位时间的进尺。

公式如下：

vr=Hr/（t+t1）式中：

vr回次转速m/hHr回次进尺mt回次纯钻进时间ht1非钻进时间技术钻速：

技术钻速：

表示一台工作钻机在一个月期间内完成基本工序和操作以及其他辅助工序和操作所花费的时间，与钻孔的进尺量相比。

由下式表示：

vt=Ht/（t0+T+T1）m式中：

vt技术钻速m/台月Ht每台月期间钻孔进尺量mt0每班纯进尺量mm每月台工作班数T每班完成基本工序和操作所花费的时间hT1非进尺时间h经济钻速：

经济钻速：

表示一台工作钻机在一个月期间内钻孔进尺量。

Ve=He/（t0+T+T1+T2）m式中：

Ve经济钻速m/月台He每台钻机月进尺量mT2非工作时间h。

循环钻速：

循环钻速：

表示每台钻机从设备搬迁到钻完一孔转移到他孔的整个循环时间内所给进的钻孔深度vc=Hh/Tt式中：

vc循环钻速m/台月Hh完成钻孔总进尺mTt完成从钻探设备搬迁、安装和封孔所有工作的总时间消耗h总平均钻速：

总平均钻速：

平均年台钻速m/月台年v年H年/n式中：

H年年总进尺米n单位现有钻机年平均总台数。

3.岩石的可钻性分级：

岩石的可钻性是决定钻进效率的基本因素，反映了钻进时岩石破碎的难易程度。

它是合理选择钻头结构、钻进方法及其规程参数的依据。

同时取芯钻进时作为限定进尺的回次长度的参考。

4.钻进方法钻进方法：

按碎岩岩材质分为钻粒钻进、硬质合金钻进、金刚石复合片钻进和牙轮钻进。

其他分类方法有：

取芯方式、施加压力性质和方式、冲洗液循环路径、冲洗介质种类等。

钻粒钻进钻粒钻进：

钻粒不固定在钻头上而是靠在周围岩石的限制压在钻头的底唇面之下和两侧，随钻头转动在钻头和岩石之间不断滚动，以达到破碎岩石的目的。

硬质合金钻进硬质合金钻进：

利用镶焊在钻头体上的硬质合金在轴向压力作用下切入岩石，在水平力作用下切削岩石。

硬质合金钻进由于存在局限性有被金刚石复合片取代的趋势。

适应条件：

硬质合金钻进适用于软及中硬岩层，即可钻进14级软的沉积岩及中硬的57级及部分8级岩浆岩和变质岩。

优点优点：

不受孔向、孔径和孔深的限制，可以施工任意角度。

所钻出的孔壁及岩芯直径比较一致，表面比较光滑；可以根据不同的岩性和要求，合理地设计和选择钻头的结构，以便在不同的岩层中取得较好的效果并满足工作要求；钻进中操作简便，容易掌握；钻孔质量容易保证，岩芯采取率较高，孔斜较小。

缺点缺点：

钻进研磨性强、坚硬而致密岩层时磨损较快，钻速迅速下降，钻进回次短。

硬质合金钻进技术参数硬质合金钻进技术参数：

包括：

钻压和钻速，技术参数的选择与钻头在孔底工作状况、钻进效率、钻孔质量、磨料消耗和施工安全等有着直接关系。

钻压钻压：

确定钻压应考虑的因素

（1）岩石性质是确定钻压的主要依据，钻进裂隙发育的岩石，采用的钻压应比钻进正常岩层减小20%30%，以防合金崩刃，在倾角较大的岩层钻进，以防孔斜。

计算公式：

p=lbma式中：

p钻压；岩石极限抗压强度；l硬质合金切削具的刃长；b硬质合金切削刃宽；m钻头唇面上的切削具数目；a加压系数，一般取1.151.2.

（2）钻头类型和切削具数目胎体针状自磨式钻头所需的钻压约比磨钝式钻头所需的钻压大20%，由于钻头的承压面积很难计算，根据各类岩石的抗破碎强度加到钻头上的压力，实际上是平均分布在钻头的每个切削具上的。

p=qm式中q每颗切削具应有的压力，m钻头上切削具数目转速转速：

对于不同岩石都有一个最优的极限转速，较软的岩石极限转速偏高；较硬的岩石极限值偏低。

5.金刚石复合片钻头金刚石复合片钻头：

又称PDCQ钻头，由于其钻进效率高、钻孔质量好、施工劳动强度低、设备轻、孔内事故少、钻探成本低等特点，一般用于软岩中硬岩石。

主要类型：

钢体式与胎体式、多翼内凹与园弧支柱、多翼刮刀复合片钻头。

金钢石复合片钻头的基本特征：

6.钻杆的选型及适用范围钻杆的选型及适用范围环形断面园柱钻杆与三棱形钻杆排粉效果对比示意图：

环形断面园柱钻杆与三棱形钻杆排粉效果对比示意图：

环形断面园柱钻杆与螺旋钻杆遇塌孔排粉示意图环形断面园柱钻杆与螺旋钻杆遇塌孔排粉示意图宽叶片钻杆在正常钻进时排粉的示意图：

螺旋与风排相结合宽叶片钻杆的优点宽叶片钻杆的优点：

1.双动力排渣，防堵、防卡钻，特别适用于送软突出煤层中使用。

2.加强了钻杆的强度和刚度，不易折断和弯曲，同样的钻进方案可选用小一号的钻杆，节约了资金。

3.岩层中钻进耐磨保护钻杆不被磨损，整体寿命长。

7.软煤打钻工艺：

总体软煤打钻工艺：

总体原则是“低压慢速、边进边退、掏空前进”松软突出煤层中风压钻进成套设备及钻进工艺技术关键技术：

排粉风压在1.01.2MPa之间。

钻机扭矩与转速、泵压之间研究风力排粉成孔钻进工艺机理研究技术特点：

针对松软突出煤层钻进时易抱钻、喷孔及成孔难，钻机能力弱不能及时有效处理孔内事故的问题，采用大扭矩钻机配合宽叶片钻杆使用。

针对井下管道风压过低，选择使用中、高风压压风机，风压在1.01.2MPa之间。

配套装备：

3200N.M钻机；宽叶片中空钻杆；中、高风压压风机。

钻孔喷孔、顶钻、夹钻、吸钻机理钻孔喷孔：

破裂后的煤体立即产生解吸，快速的解吸使流入钻孔中的瓦斯增加几倍到几十倍，使钻孔的前方与后方出现了较大的瓦斯梯度，因而出现较明显的瓦斯激流，承压的瓦斯激对破碎的煤颗粒起着边运送边粉化的作用，由于钻孔孔径较小，瓦斯与粉化了的煤粉难以顺利向孔外排出，进一步增加了钻孔内外的瓦斯压力梯度，致使这种涌出变成了爆炸性孔口外流，形成喷孔。

顶钻：

当孔内瓦斯压力+作用在孔底的排粉风压钻机推进压力时即为顶钻。

夹钻：

揭露软煤瓦斯迅速解吸喷孔跨孔堵孔卡钻吸钻：

多发生在螺旋钻杆上，螺旋钻杆每转动一圈，要前进一个螺距。

当出现在松软煤层时钻杆与煤体的磨擦力增大，表现为明显的吸钻现象。

鉴别孔内是否掏空排兼净的检查方法：

观察操纵台上给进压力表上的数值是否超过规范。

观察孔内排渣是否减少。

观察孔内风压是否降低。

听钻杆在孔内的声音，如果孔内钻杆发出“咣当咣当”的声音，说明钻孔工作正常。

第三篇钻孔封孔按材料选取分：

聚胺指封孔法水泥浆封孔法聚胺指封+水泥浆封孔法按注浆方式分带压封孔和灌浆封孔法聚胺指封孔法1）聚合生成物耐久性好耐久性好，不收缩、膨胀性大。

膨胀性大。

2）反应速度低，安全性好。

3）粘结力强粘结力强且能够与多种界面牢固结合、密封性好。

4）阻燃、抗静电能力强。

5）密封性能好密封性能好。

水泥浆封孔法注射式封孔，减少了封孔材料浪费，混合、配比更均匀封孔深度一般可以控制在8米以上。

“两端堵，中间注”形成一个相对封闭的空间，封孔段产生“带压效应”，材料在受限空间内膨胀，致密性增强，部分材料进入钻孔周围的裂隙中，大大提高钻孔密封性聚胺指封+水泥浆封孔法带压封孔灌浆封孔法第四篇瓦斯抽采瓦斯抽采原则瓦斯抽采原则：

“多打孔、严封闭、综合抽”瓦斯抽采一般规则瓦斯抽采一般规则：

矿井要尽可能建立高、低浓度两套瓦斯抽采系统。

高浓度瓦斯抽采系统遵循高负压的原则。

主要用于煤层的采前预抽，边采边抽。

也可理解为煤层内的钻孔抽放都应遵循高负压的原则，以便充分抽采和利用煤层瓦斯。

低浓度瓦斯抽采系统遵循低负压、大流量的原则。

主要用于抽放采空区、工作面隅角的瓦斯。

这部分瓦斯浓度低，大抽放混合量才能保障瓦斯抽放量。

抽放方法顶板岩石高位钻孔抽放钻孔布置：

主要抽采裂隙带、部分采空区以及受采动影响的上覆临近层的瓦斯。

裂隙带具有瓦斯含量高、浓度大的特点，是抽采瓦斯的最佳层位，即钻孔布置的最佳区域。

这个位置一般在35倍的采高范围内。

顶板巷道抽放：

顶板巷道抽放：

巷道层位取决于邻近层瓦斯涌出情况，抽上邻近层瓦斯层位尽量高巷道层位取决于邻近层瓦斯涌出情况，抽上邻近层瓦斯层位尽量高一些，但必须在瓦斯源下方裂隙带内；抽采空区瓦斯则层位应低一些，也尽可能布置一些，但必须在瓦斯源下方裂隙带内；抽采空区瓦斯则层位应低一些，也尽可能布置在裂隙带内在裂隙带内。

走向高抽巷走向高抽巷走向高抽巷走向高抽巷沿煤层钻孔抽放沿煤层钻孔抽放：

沿工作面倾向布置沿煤层钻孔时，钻孔布置形式有斜钻孔、平行钻孔、交叉钻孔等。

实践证明，钻孔方位向工作面方向呈45度斜钻孔抽放效果最佳，布置图如下：

穿层钻孔：

底底板板岩岩石石巷道巷道未未来来煤煤巷巷位置位置底板岩石巷道穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯底板岩石巷道穿层钻孔预抽煤巷条带瓦斯穿层钻孔瓦斯抽放钻孔瓦斯抽放钻孔底板瓦斯抽放巷底板瓦斯抽放巷瓦斯抽放泵及附件：

按传动方式分：

直连、减速器传动和皮带传动抽放泵内部结构所有连接口都已加工，可以随时连接使用观察窗观察窗（开启开启）工作液内通道内循环水调整孔总排空观察窗观察窗（封闭封闭）水环式真空泵叶片的叶轮偏心地装在圆柱形泵壳内。

泵内注入一定量的水。

叶轮旋转时，将水甩至泵壳形成一个水环，环的内表面与叶轮轮毂相切。

由于泵壳与叶轮不同心，右半轮毂与水环间的进气空间4逐渐扩大，从而形成真空，使气体经进