煤田地质与勘探

作者：许超, 姚宁平, 姜磊, 田宏杰, 刘智, 朱宁,

关键词：矿山救援, 大直径钻孔, 跟管钻进, 复合钻进, 摩擦阻力, 工艺参数,

目的为满足矿山井下狭小空间内塌方事故救援需求，解决装备小型化与坍塌体混杂条件下大直径救援钻孔钻进之间的矛盾，根据60 m长距离救援通道构建目标，制定了混杂坍塌体内大直径水平救援钻孔多级跟管双动力复合钻进工艺，并开展关键钻进工艺参数研究，为救援装备功能开发和参数制定提供依据。方法为此，设计了配套三级大直径跟管套管及大直径螺旋钻杆，并进行了大直径跟管套管复合钻进力学分析，在此基础上建立了钻具运动及力学模型，分别分析一级、二级和三级大直径跟管套管在不同转速和机械钻速条件下的轴向摩擦阻力和摩擦力矩的变化规律。结果和结论结果表明：(1)大直径复合跟管钻进中，套管机械钻速和转速是影响套管轴向摩擦阻力和旋转摩擦力矩的主要控制因素。(2)根据跟管钻进套管摩阻规律，转速0~2 r/min复合跟管钻进时，少量的转速增加，便会引起轴向摩擦阻力显著降低，转速0~1.5 r/min范围内，少量的转速增加，便会引起旋转摩擦力矩快速增加。(3)基于跟管钻进套管摩阻规律分析，大直径跟管钻进工艺核心参数要求推进力≥2 000 kN，额定转矩≥5 000 kN·m，钻进过程中最大扭矩条件下套管最高转速≥1 r/min，保证套管回转实现较好的减阻效果。研究结果对于矿山井下救援钻机开发、钻进技术参数制定具有重要的参考和借鉴意义。

来源：2025年第4期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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