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煤矿专用超小井眼随钻测量系统首战告捷

9月28日,公司面向煤矿定向钻孔开发的超小井眼随钻测量系统首次井下作业在山东泰安圆满完成,为公司18周年司庆和祖国70周年大庆献礼。董事长石岩峰先生亲临作业现场协调指导工作。

在煤矿开采工艺中,瓦斯抽采、地质勘探、防水治水都需要定向钻孔,而随钻测量技术能对钻孔轨迹进行实时精确测量,根据实测数据实时调整钻进方向,从而实现对钻孔轨迹地精确控制。相比无定向的钻孔工艺,利用随钻测量技术钻孔可以实现多分支孔施工,保证钻孔在煤层中有效延伸,达到一孔多用、集中抽采的目的,因此煤矿定向钻孔技术已逐渐成为国内外煤矿钻孔的主要发展趋势。

煤矿定向钻孔系统的主要装备有定向钻机、泥浆泵、钻头、螺杆马达、无磁钻铤、探管、通缆钻杆、注水器、孔口显示器、通讯电缆等组成。系统连接如图所示,钻机的动力主要来自煤矿电力路线。泥浆泵提供的高压水通过注水器、通缆钻杆进入螺杆马达,驱动马达内部的转子旋转,从而带动钻头旋转切削煤岩。探管测量钻孔的倾角、方位角和工具面角,并通过通讯电缆实时传输到孔口显示器。经过计算得到实测轨迹,与设计轨迹对比偏斜情况,可以及时调整工具面方向,修正轨迹以达到靶点。


    国外对于定向钻孔系统的研究较早,美国、英国、德国、澳大利亚、日本从上世纪70年代已经开始研究,80年代开始应用推广。而国内起步稍晚,先后引进了多台进口钻机,逐步开始国产化尝试。但国内的设备总体上来说,钻机笨重,运转不便,设备智能化程度低,存在钻孔偏斜严重,测量精度不够高等问题。2015年国家安全生产监督管理总局发出通知,要求在煤矿等行业开展“机械化换人、自动化减人”的通过科技手段强化安全生产的专项行动,要求利用科技手段,通过信息化、智能化和自动化等方式,强化企业的安全生产。

面向煤矿定向钻孔的需求,依托公司成熟的无线随钻测量技术平台,开发出了超小井眼随钻测量系统,并与山东科技大学牵头的“千米智能钻机”项目相配套,最终实现远程操控的智能钻孔系统。该项目2018年底立项,经过近10个月的开发,完成原型样机,具备联调试验的条件。在项目研发前期,公司首席科学家刘海博士多次到客户单位实地考察交流,向一线工作人员调查工程工艺技术、设备使用习惯,针对系统性能、使用方法、试验程序等内容进行了多次深入细致地交流。

此次试验,时间紧任务重,参试人员放弃了中秋假期,发扬不怕疲劳,连续奋战的攻关精神,试验行程跨越了半个中国。921日,参试人员、装备从广州集结驱车赶往山西太原,于922日晚抵达。923日在太原某煤矿项目基地,顺利完成与合作单位设备的地面联调测试。924日抵达大同市燕子山煤矿某项目部,等待下井试验。926日井下试验结束,测试数据经过计算轨迹后对比,与国外设备测试数据的曲线一致,证明我公司的设备精度达到国外同类型设备的水平。928日,超小井眼随钻测量系统首次井下作业在山东泰安圆满完成,首战告捷。

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