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近水平千米钻工作原理及钻孔工程概况为了贯彻落实集团公司的安全生产会议精神，坚持做到先抽后采，有疑必探的科学管理方法，重点落实安全生产比天还大，瓦斯治理重中之重的管理理念，为了有效地探索石炭系特厚煤层综放工作面瓦斯治理的有效途径，为集团公司开采石炭系走出一条高效，经济，合理的瓦斯治理之路。
经xx矿研究采用xxxx近水平千米钻机对该矿xx 层x盘区xxx面进行瓦斯抽放钻孔施工。
一xxxxxx近水平钻工作原理如下：1、开孔（动力头带动钻杆钻进）1）、开孔：该钻用直径为153毫米的钻头开孔至6米处停止钻进，反复冲洗钻孔.保证孔内清洁无煤渣后退出钻杆，准备封孔。
2）、封孔：将长5米，宽500毫米的白棉布单层固定于岩芯管上，孔口侧向向里1.5米固定，将发泡聚氨酯的两种液体按照1:1倒入容器中，且搅拌均匀，迅速将搅拌好的液体倒入白棉布上，边倒液体边将岩芯管插入到钻孔规定的位置上，岩芯管外露200到300毫米，孔口采用水泥砂浆固定岩芯管。
2、定向钻进（孔底动力钻进）将直径为153毫米的钻头换下，装上直径为96毫米的钻头，孔底马达，孔底测斜导向系统，依靠静压水驱动孔底马达旋转带动96毫米钻头转动完成孔底动力钻进（钻杆不转，钻头转）。
3、测量由孔底测斜导向系统根据磁场重力场将孔内钻头所在的倾角，方位角通过无磁通缆钻杆传给钻机的随机电脑并显示出来。
4、纠偏由于钻头和孔底马达之间有1.5度的夹角，所以钻进每6米进行一次测量，将钻孔的垂直和水平投影画在设计图上，并与设计轨迹比较，看是否与轨迹一致，并通过调整工具面角进行纠偏。
5、分支根据轨迹设计要求，如需分支，必须先根据测量系统的实测轨迹造斜，造斜完成后，再按轨迹施工。
6、排渣静压水经钻杆，无磁钻铤，孔底马达，钻头将钻头削下的煤通过孔壁流入汽水分离器中再进入沉淀池中沉淀。
二、xxxx工作面预计在xxxx巷施工钻孔，每个钻孔的位置长度规格与要求以通风区《xxxx工作面抽放采空区裂隙带瓦斯钻孔设计图》为准。
千米定向钻机操作方法
千米定向钻机是一种用于油气井钻探的设备，其操作方法如下：
1. 确保钻机工作区域的安全，包括清理杂物、固定工作台和固定安全栏杆等。
2. 将钻杆组装好，包括各个节段的连接和固定。
3. 将钻杆放入井口，使其与井口对齐，并固定在钻井塔上。
确保钻杆的垂直度和稳定性。
4. 将钻头安装在钻杆的下部，确保其与井壁接触。
5. 启动钻机的动力系统，包括主控制台上的电源和液压系统。
6. 调节钻机的转速、扭矩和进给速度等参数，根据具体的钻探需求调整。
7. 通过转动钻机的转盘和提升装置，控制钻杆的旋转、升降和推进，使钻头钻入地层。
8. 根据钻井进展情况，定期检查钻头的磨损程度，及时更换磨损严重的钻头。
9. 定期进行钻井液的循环和替换，保持钻井液的性能和清洁度。
10. 在钻进一定深度后，根据需要进行固井操作，保证井壁的稳定性。
11. 钻进到目标层位后，停止钻进操作，进行取心、注水等工作。
12. 完成钻井作业后，退钻钻杆，并及时维护和保养钻机设备。
重要提示：以上操作方法仅为一般流程，具体操作应根据具体设备和工况来进行，同时严格按照操作规程和技术要求进行操作。
千米定向钻机培训资料一、什么是千米定向钻机千米定向钻机，简称定向钻机，是一种用于在地下进行水平、垂直或者倾斜定向钻探的工具。
它利用高压液体驱动钻头在地下进行钻探，可以应用于地质勘探、工程建设、石油开采等领域。
定向钻机具有钻孔精度高、可控性强、施工效率高等优点，逐渐成为工程施工中的重要设备。
二、定向钻机的工作原理定向钻机主要由液压系统、控制系统和钻具组成。
液压系统负责提供动力，控制系统负责控制方向和位置，钻具则具体执行钻探作业。
具体工作过程如下： 1. 钻机通过液压系统驱动旋转钻杆，产生旋转力。
同时，液压系统将高压液体输送到钻头内部； 2. 高压液体通过钻头的喷嘴喷射出来，产生的推力可以将钻头推向地下，完成钻进； 3. 钻杆在钻进的过程中，通过控制系统调整旋转和倾斜角度，以实现定向钻探； 4. 钻进到目标位置后，停止供液，钻杆逐渐回转退出。
三、定向钻机的应用领域定向钻机广泛应用于以下领域： 1. 地质勘探：用于获取地下构造、岩层和矿产资源等信息； 2. 水井钻探：用于钻取供水井、排水井等； 3. 油气开采：用于钻取石油、天然气的生产井； 4. 地下工程：用于建设地铁隧道、桥梁基础等。
四、千米定向钻机的关键技术千米定向钻机的关键技术包括以下几个方面： 1. 定向控制技术：通过控制钻杆的旋转和倾斜，实现钻孔的定向控制； 2. 钻头设计技术：合理设计钻头结构和钻头喷嘴，提高钻进效率和钻头的耐久性； 3. 液压系统技术：提供足够的液压动力和控制能力，确保钻进过程的稳定性； 4. 钻杆材料技术：采用高强度合金钢材料，提高钻杆的耐磨性和抗扭转能力。
五、定向钻机的操作技术要点定向钻机的操作技术要点包括以下几个方面： 1. 钻孔设计：根据实际需求，合理设计钻孔的方向、位置和倾斜角度； 2. 钻具组装：正确组装钻具，保证钻具质量和连接可靠； 3. 液压参数调整：根据不同岩层的硬度和钻孔深度，调整液压系统的参数； 4. 定向控制操作：根据钻进过程中的测量结果，调整钻杆的旋转和倾斜角度，实现定向控制； 5. 安全操作：遵守操作规程，确保安全生产。
千米钻机在煤矿采空区瓦斯抽采中的应用竹林山煤业有限公司位于山西省阳城县县城西北25km处，现开采煤层为3#煤，位于山西组中下部，煤层最后6.48m，最薄3.04m，平均厚度4.86m。
2012年矿井瓦斯鉴定约对瓦斯涌出量58.04m3/min，属高瓦斯矿井。
为有效治理矿井瓦斯，该项矿除优化矿井通风系统外，还采取了本煤层抽放、采空区预埋管路抽放以及地面钻孔抽放等措施，对矿井瓦斯进行了有效治理，基本上保证工作面安全生产。
但由于该矿煤质致密、煤层透气性差，导致瓦斯抽放比较困难。
1 工作面概况1320工作面位于矿井西北侧，东为未采实体煤，南为1319待掘工作面，西为1300采区三条大巷，北为1321待掘工作面。
工作面设计倾斜长度966m，走向长度160m，进、回风断面均为：4.5×3.8m。
该工作面采用长壁式采煤法，综合机械化采煤工艺，ZY8600/24/50型液压支架支护，一次采全高方法采煤。
2 工作面回风流瓦斯浓度增大原因分析（1）煤质致密、煤层透气性差等原因，煤层中仍吸附着大量瓦斯。
（2）工作面采煤机割煤时，随着煤体的破碎，吸附在煤层中的瓦斯逐步释放至工作面，随工作面的风流带至回风流中，导致工作面回风流瓦斯增大。
（3）随着采煤工作面推进，采煤机割煤后，上部仍留有的余煤逐步进入采空区，随着采空区的跨落，余煤透气性增大，大量吸附在煤层中的瓦斯沿裂隙逐步释放，由工作面风流带至回风巷中，导致工作面回风流瓦斯增大。
3 千米钻机在采空区抽放技术中的原理及应用3.1 千米钻机在采空区抽放技术中的原理如图1所示，首先在工作面辅助回风巷铺设一趟￠325mm的螺旋焊管，在距工作面300米处的横贯处铺设一趟￠219mm的螺旋焊管至横贯内，在横贯￠219mm管上依次安装一个闸阀门，一个孔板流量计，一个放水器。
在横贯煤壁上向工作面方向钻孔，钻孔开孔直径120mm，用聚铵脂和DN100mm的PVC管进行封孔，封好后，用4寸钢丝胶管将DN100mm的PVC管与￠219mm的螺旋焊管进行连接抽放，每3个孔一组。
千米钻机措施第一节钻孔设计一、项目概况目前，瓦斯问题仍是制约崔木煤矿高效、安全发展的主要因素之一，井下常规钻机能力小，施工钻孔长度短、定向效果差，常规钻孔只有在巷道形成后方能进行施工，预抽期较短，由此造成矿井瓦斯抽采不能满足矿井接续安全生产的需要。
为此，崔木煤矿引进中煤科工集团西安研究院研制生产ZDY6000LD型千米定向钻机及配套装备，用于井下定向长钻孔及分支钻孔施工，可同时起到抽采瓦斯及探测地层的双重目标。
崔木煤矿初步定301回风顺槽（原设计高抽巷位置处）设抽放钻场，对301工作面进行井下定向瓦斯抽放钻孔施工，以实现工作面超前本煤层瓦斯预抽，增大瓦斯抽采量，从源头上治理瓦斯，此外，还可以减少301作面顺槽掘进中瓦斯的涌出，确保安全生产。
二、施工区域概况1．施工区域位置范围210301工作面，向北掘进，掘进长度1420米，东面紧邻爆破材料库，西面紧邻210302工作面，工作面长度为200米，斜穿过汤家向斜，切眼北紧邻DF5断层。
2．煤层赋存本区含煤地层为3#煤层，属不稳定煤层。
属侏罗系中统延安组，主采煤层为3＃煤层。
煤层为黑色，沥青光泽，半暗～半亮型，带状、均一状、线理状结构，层状构造，内生裂隙发育，根据钻孔资料，301工作面煤层平均厚度14.09m，煤层倾角3°～6°，局部煤质较差。
3．煤层顶底板情况3#煤伪顶厚度薄，稳定性差，0-1.6m，平均厚0.508m。
随着煤层开采而冒落，属不稳定岩体。
直接顶砂泥岩呈互层状产出，属稳定性较差的岩体，平均厚度5m左右。
老顶砂岩一般为中等稳定岩体，平均厚度15m左右。
煤层底板为炭质泥岩、砂质泥岩、铝质泥岩及粉砂岩，属于稳定性较差岩体。
4．施工区域瓦斯情况根据前期施工瓦斯钻孔浓度测试，预计煤层瓦斯含量在5m3/min 以上。
三、配套装备与工艺技术1．施工装备此次施工所用的配套装备主要包括：（1）ZDY6000LD型履带式全液压坑道定向钻机；（2）Φ73mm高强度中心通缆钻杆和Φ73mm铍铜无磁钻杆；（3）Φ73mm进口螺杆马达，带有1.25°结构弯角；（4）Φ96mm平底烧结胎体式PDC钻头和Φ153mm扩孔钻头；（5）3NB-300型泥浆泵；（6）YHD1-1000T型随钻测量系统。
TECHNOLOGY AND INFORMATION工业与信息化94 科学与信息化2019年11月中千米定向钻孔技术研究与应用赵强山西东庄煤业有限公司 山西 长治 046300摘 要 瓦斯治理是高瓦斯安全开采的前提，钻孔抽采瓦斯是防治煤矿瓦斯灾害的根本措施。
千米定向钻进技术能实现长钻定向钻进的精确控制，可提高钻孔瓦斯抽采效率，有效解决高瓦斯危害，减少环境污染，实际应用中存在诸多问题，总结了千米定向钻进技术的应用现状，指出千米定向钻进技术必须在适用性与抽采参数匹配的合理性，使用安全，经济效益等方面加强研究，才能充分发挥其技术优势。
关键词 定向钻进；瓦斯抽采；千米钻孔瓦斯灾害严重影响我国煤炭产量，根据抽采达标，管理到位的瓦斯综合治理技术体系，治理矿井瓦斯灾害关键是抽采瓦斯。
利用千米定向钻机在瓦斯防治的领域研究不断深入，千米定向钻进技术能实现长钻孔定向钻进，保证钻孔轨迹在煤层中有效延伸，在国内不少地区得到推广应用。
我国煤层埋藏地质条件复杂，目前利用千米定向钻机进行顺煤层钻孔施工试验的大型煤炭集团，大部分长距离试验经常收到瓦斯喷孔，堵孔等问题的制约，导致无法发挥长钻孔预抽瓦斯措施有效作用。
1 定向钻进受控机理定向钻进是利用设计要求延伸钻进目标的钻探方法。
与常规钻孔的区别是钻孔设计有特殊的轨迹，目前国内常用的定向钻机分为VLD1000系列与ZDY-6000LD ，必须研究利用地层自然弯曲规律控制钻孔轨迹[1]。
力学条件是实现定向钻进的必要条件，钻孔弯曲定向钻进必须满足力学条件，钻头与孔底接触时，孔底平面轴向破碎速度不同，使钻头中心线偏离钻孔轴线。
中心线偏离孔轴线一定角度，钻压偏离角度施加给钻头，钻头破碎孔底与孔壁。
孔底钻具组合与孔壁存在空隙，是使中心线偏离原钻孔轴线的前提。
钻头作用的方向固定，钻头歪倒方向固定。
带有弯头的螺杆马达是弯曲条件的集合，携带钻头的工具面向角是定向轨迹控制的关键。
工具面是螺杆马达弯头纵向旋转一周的圆面，工具面向角值与测量值对应，如右侧测量值为132m ，设方位角为95.5°，在150m 设计方位角为90°，必须将工具面角值调整到第四象限才能保证钻头轨迹方向。
1#钻场施工说明：晋能工程公司从2018年1月18日进场，1月27日开始正式施工，共计施工4个钻孔，孔径100毫米，其中，1#钻孔主孔长度114米，不返水；2#钻孔主孔长度108米，不返水；3#钻孔主孔长度57米，见粗砂岩。
1#至3#钻孔均未能按设计施工到位。
1月31日开始施工4#钻孔，2月10日4#钻孔施工完毕，4#钻孔共计施工5个分支，钻孔总进尺1218米，其中1#分支长度93米（0-93米）；2#分支长度495米（12-507米）；3#分支长度249米（138-387米）；4#分支长度264米（366-630米）；5#分支长度117米（513-630米）。
4#钻孔单孔竣工表总结：4#定向探放水钻孔按设计施工到位，根据钻探情况，11#下煤层在疑似采空区区域（在462米进入疑似采空区）钻探在煤层内且返水正常，由此判断该区域不存在11#下煤层采空区，另外根据实钻情况分析，钻探区域煤层沿钻孔方向前300（0-300）米区域煤层上升28米，后330米（300-630米）煤层下降16米。
2#钻场施工说明：晋能工程公司从2018年2月26日进入2#钻场，2月28日开始正式施工，共计施工1个钻孔（钻孔编号5#），孔径100毫米， 3月16日5#钻孔施工完毕。
5#钻孔共计施工3个主分支孔，钻孔总进尺1866米，其中1#主分支孔长度738米，共包括4个分支，5#-1-1分支长度165米（0-165米）、5#-1-2分支长度180米（123-303米）、5#-1-3分支长度186米（201-387米）、5#-1-4分支长度207米（312-519米）； 2#主分支孔长度465米，共包括3个分支，5#-2-1分支长度135米（267-402米）、5#-2-2分支长度102米（312-414米）、5#-2-3分支长度228米（336-564米）；3#主分支孔长度663米，共包括3个分支，5#-3-1分支长度291米（102-393米）、5#-3-2分支长度186米（291-477米）、5#-3-3分支长度186米（348-534米）。
千米定向钻机“指哪打哪”来源：黑龙江日报 2009-06-17 龙煤新闻本报讯（王连生孙佰忠）日前，由鹤岗分(子)公司投资1700万元引进的井下千米钻机在大地勘测公司一工区投入使用。
这标志着鹤岗分（子）公司VLD井下定向钻机施工瓦斯抽放钻孔实验与研究项目正式启动。
为了探索利用国际先进设备施工井下瓦斯抽放钻孔的新途径，从根本上实现瓦斯抽放工艺的变革，加强瓦斯资源的综合利用，鹤岗分（子）公司在兴安煤矿井下四水平二分段集中石门中段进行VLD井下定向钻机施工瓦斯抽放钻孔实验与研究项目。
他们投资引进了澳大利亚威利朗沃公司生产的千米定向钻机，该钻机型号是世界上最先VLD-1000型深孔定向千米钻机及其配套的DDM-MRCCA钻进实时监控系统，该设备不仅能解决普通钻机受钻机角度限制存在煤层抽放空白带及接续紧张钻场接续不上问题，减小工程量，而且具有定向钻进功能，能提高钻孔覆盖率和孔的有效进尺，加大钻孔揭煤距离，提高瓦斯抽放率，实现真正意义上的先抽后采，堪称“指哪打哪”。
北方交通ZDY-3500L近水平千米定向钻机新产品现场观摩技术交流会日期【2010-12-13】由中国煤炭机械工业协会、中国煤矿煤城发展工委主办，沈阳北方交通重工集团承办的“北方交通ZDY-3500L 近水平千米定向钻机评议会暨新产品现场观摩技术交流会”（简称“论坛”）于2010年12月7日——9日在辽宁•沈阳召开。
作为全国性的近水平千米钻机高层论坛，论坛特邀国家、部委、省市等政府相关领导，煤炭城市和各省煤炭管理局、安监局、行业协会相关领导参会，邀请煤矿企业集团董事长、总经理、总工程师、矿长，生产、安全、机电、供销、租赁站及通风系统负责人以及有关院校、科研院所、设计院工程技术人员一并参会。
7日下午，论坛邀请了国内权威人士及行业专家、学者对沈阳北方交通重工集团生产的ZDY系列产品中3500L型近水平千米定向钻机进行评议，并介绍北方交通ZDY系列产品中3500L型近水平千米定向钻机在晋城煤业集团的寺河矿井下使用情况，总结井下瓦斯抽放钻孔施工的新工艺，探讨利用深孔近水平千米定向钻机实现高效抽采的技术途径。
一、XY－1000 型钻机概述XY－1000型岩芯钻机是重庆探矿机械厂在目前国内千米钻机系列基础上开发、设计的新产品。
它适用于金刚石、合金进行大小口径岩芯钻探，以及用于工程地质勘探、水文、水井、大口径工程施工孔钻进。
该钻机具有结构合理、装机功率大、性能广泛、重量轻、通用性强等特点，兼之产品质量优良、售后服务周到，广受地质勘探、水文水井钻探、水电工程、建筑工程等施工部门所欢迎。
钻机总体结构见图1。
二、XY－1000 型钻机的主要特点1．钻机具有较多（达8挡）的转速级数和合理的转速范围。
当动力机转速为1500r/min时，钻机的最高速为1030 r/min、最低速为87 r/min，且低速扭矩大，它既适合以合金、金刚石岩芯钻进，也适用于工程地质勘察、水文水井钻进和基础桩工程施工。
2．钻机具有两挡反转速度（72 r/min，220 r/min），便于处理孔内事故。
3．钻机的装机功率大（电动机为37kW，柴油机为42 kW），钻进能力大，直径为71mm绳索取芯钻杆额定钻进深度可达1000m。
4．钻机立轴通径大（直径达96 mm），双油缸液压给进，行程长，钻进工艺适应性强，特别适合大直径钻杆绳索取芯钻进，有利于提高钻进效率和减少孔内事故。
5．钻机常闭型液压上卡盘设计合理、夹持力大、夹持稳定、可靠性高。
6．配有机械手动下卡盘，便于强力起拔钻杆。
27．卷扬机单绳最大提升力达4500 kg。
8、钻机配有水刹车，深孔钻进时，下钻平稳、安全。
9、钻机重心低，移车平稳且距离长（可达450 mm），便于孔口操作。
钻机固定简单可靠，高速钻进稳定性好。
10、钻机采用双联油泵供油，功率消耗少，液压系统油温较低。
钻压表与液压系统压力表合二为一，并采用了充油防震结构，钻压值刻度简单、指示准确，仪表使用寿命长。
11、钻机的结构先进，布局合理，便于维护、保养和维修。
12、钻机体积小，重量轻，可拆性好。
其不含动力机的重量为2000kg。
深孔定向千米钻机国内外抽放经验证明：由于预抽排放煤体瓦斯，使煤体发生了收缩变形，当煤体原占据的空间体积不变时，煤体收缩一方面引起了原有的裂隙加大，另一方面也可产生新的裂隙，最终使煤层的透气性增大。
因此，长时间的预抽可以取得更好的效果。
通过对VLD-1000型深孔定向千米钻机水平长钻孔抽放效果的数字模拟及综合监测分析，确定大宁矿井瓦斯预抽钻孔的布臵如图1所示。
图1采空区高位穿层钻孔：引进国外先进的采空区瓦斯治理经验，结合千米钻机的钻进特点，在工作面的回风巷侧采用定向钻进技术在3号煤层的顶部岩层内向工作面后方打顶板走向长钻孔至采空区上部的裂隙带，实施长壁面的采空区瓦斯抽放。
钻孔布臵如图2所示。
图2从保证采掘工作面的安全需要，结合矿井采掘计划安排，确定长壁综采面的抽放时间为2年；连采机巷道掘进抽放时间1年以上。
采掘工作面预抽的孔口负压为20~40kPa，采空区顶板抽放的孔口负压为5kPa。
钻孔开、扩孔直径φ150mm，采用φ108mmPVC管封孔，封孔材料为聚铵脂，封孔长度6m；钻杆直径φ69.9mm，采用复合片钻头钻进，终孔直径φ96mm。
在抽放过程中对钻孔的抽放负压、甲烷浓度、抽放量等参数进行监测，并根据监测结果对钻孔抽放状态进行调整，以达到最佳抽放状态。
抽放管路的敷设井下抽放主管选用螺旋焊接钢管，管径为DN820mm×12mm，沿巷道底板敷设，连接方式为法兰连接；支管管径为D355mm×16mm和D225mm×10mm UPVC管接至钻场，采用吊挂敷设，连接方式为法兰连接。
抽放钻孔施工工艺(一)深孔定向钻进机理深孔定向钻进技术在诸如美国、澳大利亚等主要产煤国家里，已作为一项很成熟的钻进技术广泛应用于煤矿瓦斯抽放、地质探测等领域，该技术的关键部位在于孔内马达驱动装臵和配套的测量技术（图3）。
高压水通过钻杆输送至孔内马达，孔内马达内部的转子在高压水的冲击作用下转动，通过前端轴承带动钻头旋转，达到破煤的目的，在钻进过程中，钻杆本身不转，只作钻头的旋转运动，从而有效地降低了钻机的负载。
