一种矿山智能化建井方法与流程

本发明涉及智能建井，尤其涉及一种矿山智能化建井方法。

背景技术：

1、目前立井施工仍然存在很多困难，例如第四系软弱层松散沉积物厚度为43.6-91.62米，承载能力极差，表层深厚流沙层难以加固，传统的冻结法施工可能发生井筒透水，溃沙事故，所以导致钻井工艺的钻进效率低，厚流沙层也会导致井壁难以加固，深厚基岩会导致钻进效率低下发生泥包钻头的现象。

2、公开号为cn11509773a的中国发明专利中公开了一种智能化建井控制系统与方法，该智能化建井控制系统包括智能控制系统，所述智能控制系统包括斜井掘进控制系统、综合保障系统和竖井钻进控制系统，所述斜井掘进控制系统连接有综合保障系统，所述综合保障系统连接有竖井钻进控制系统，所述斜井掘进控制系统包括巷道防治水系统、皮带机智能控制系统、智能通风系统、支护自动控制系统和斜井掘进机控制系统，所述巷道防治水系统连接有斜井掘进机控制系统。利用敞开式全断面掘进机掘进智能控制体系完成斜井掘进智能控制，实现智能化斜井掘进、协同控制；通过竖井钻进控制系统可以完成对竖井掘进时的智能控制，实现智能化竖井掘进，但是该系统并未在具体的工作流程上进行设计，在钻头遭遇泥包钻头时无法进行自我清理，只能进行更换，这极大的耽误了效率。

技术实现思路

1、要解决的问题：通过钻具系统对钻头进行清理，对泥包钻头的现象进行处理，避免因频繁更换钻头耽误效率。

2、为解决上述问题，本发明公开一种矿山智能化建井方法，包括如下步骤。

3、步骤一：方案准备，图纸准备，施工准备，确定建井位置，准备钻井设备。

4、步骤二：设备安装与调试。

5、步骤三：井筒钻进。

6、步骤四：预制井壁并将井壁下沉。

7、步骤五：壁后填充。

8、步骤六：风硐及安全出口施工。

9、步骤七：完工检查。

10、所述步骤三中的掘进机由掘进机旋转和提调系统控制，在井口设置钻进速度检测系统，以实时监测钻进速度；设置钻具系统，用以实时监测是否泥包钻头。

11、钻具系统，包括安装板，安装板上固定装有多个连接杆，连接杆上铰接有钻头，钻头通过动力源驱动进行挖掘，钻头为齿式钻头，安装板内竖直滑动装有安装架，安装架上滑动装有清理杆，清理杆和安装架之间装有延迟弹簧，清理杆的数量与安装板的沟槽数量相同，安装架上设置清理结构，清理杆上设置有传感器，安装板内装有电缸，电缸带动安装架上下移动。

12、进一步地，所述清理结构包括电机，电机固定安装在安装架上，电机的转轴上固定装有丝杠，安装架上滑动装有移动板，丝杠控制移动板在安装架上移动，移动板的下端对钻头进行清理。

13、进一步地，移动板内铰接有两个转轴，转轴上固定装有齿轮，转轴上铰接有轴套，轴套与齿轮之间通过扭簧连接，轴套上固定装有清理板，移动板内固定装有支撑杆，支撑杆上滑动装有齿条，齿条与齿轮啮合，齿条的下端低于移动板的下端，支撑杆与齿条之间装有复位弹簧。

14、进一步地，所述移动板的下端为斜面，并与延迟弹簧的齿间形状贴合。

15、进一步地，所述清理杆的下端为弯折形状，并与钻头的沟槽贴合。

16、进一步地，所述步骤三中设置有泥浆循环检测系统，实时监测泥浆的含沙量。

17、进一步地，在钻进期间，向泥浆中加入膨润土、纯碱、广谱护壁剂和磺化褐煤，泥浆粘度过高时及时加水排浆。

18、进一步地，所述步骤四包括井壁预制系统、井壁养护与质量监控系统、井壁连接系统、精准下沉系统，悬浮下沉监控系统。

19、本发明与现有技术相比的有益效果是：（1）本发明通过传感器能够检测是否泥包钻头，泥包钻头会导致钻进效率下降同时容易损坏钻头，本发明能够及时发现问题，并准确定位问题所在；（2）本发明通过设置钻具系统能够及时检测是否泥包钻头，并进行及时的处理，节约了换钻头清理的时间提高了钻进效率；（3）本发明的清理板通过扭簧与齿轮连接，能够自主适应各种角度，适应任何型号的钻头；（4）本发明设置有泥浆循环检测系统，实时监测泥浆的粘稠度，并且能够及时预警和排出，同样增加的钻进的效率，并且保证了钻头的使用寿命。

技术特征：

1.一种矿山智能化建井方法，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种矿山智能化建井方法，其特征在于，所述清理结构包括电机（8），电机（8）固定安装在安装架（9）上，电机（8）的转轴上固定装有丝杠（6），安装架（9）上滑动装有移动板（7），丝杠（6）控制移动板（7）在安装架（9）上移动，移动板（7）的下端对钻头（3）进行清理。

3.如权利要求2所述的一种矿山智能化建井方法，其特征在于，移动板（7）内铰接有两个转轴（11），转轴（11）上固定装有齿轮（12），转轴（11）上铰接有轴套（13），轴套（13）与齿轮（12）之间通过扭簧（14）连接，轴套（13）上固定装有清理板（10），移动板（7）内固定装有支撑杆（17），支撑杆（17）上滑动装有齿条（15），齿条（15）与齿轮（12）啮合，齿条（15）的下端低于移动板（7）的下端，支撑杆（17）与齿条（15）之间装有复位弹簧（16）。

4.如权利要求3所述的一种矿山智能化建井方法，其特征在于，所述移动板（7）的下端为斜面，并与延迟弹簧（5）的齿间形状贴合。

5.如权利要求2所述的一种矿山智能化建井方法，其特征在于，所述清理杆（4）的下端为弯折形状，并与钻头（3）的沟槽贴合。

6.如权利要求1所述的一种矿山智能化建井方法，其特征在于，所述步骤三中设置有泥浆循环检测系统，实时监测泥浆的含沙量。

7.如权利要求6所述的一种矿山智能化建井方法，其特征在于，在钻进期间，向泥浆中加入膨润土、纯碱、广谱护壁剂和磺化褐煤，泥浆粘度过高时及时加水排浆。

8.如权利要求1所述的一种矿山智能化建井方法，其特征在于，所述步骤四包括井壁预制系统、井壁养护与质量监控系统、井壁连接系统、精准下沉系统，悬浮下沉监控系统。

技术总结
本发明公开一种矿山智能化建井方法，涉及智能建井技术领域，通过方案准备，图纸准备，施工准备，确定建井位置，准备钻井设备；设备安装与调试；井筒钻进；预制井壁并将井壁下沉；壁后填充，风硐以及安全出口施工；完工检查等步骤配合控制系统完成建井，其中钻进过程中，通过钻具系统和钻进速度检测系统的配合下检测是否发生泥包钻头现象，本发明通过传感器能够检测是否为泥包钻头，泥包钻头会导致钻进效率下降同时容易损坏钻头，通过钻进速度的检测和钻具系统能够判断出钻进效率的下降是否为泥包钻头所致，大大降低了检查所用的时间，提高了故障排除效率。

技术研发人员：范京道,李川,黄克军,汪清仓,刘全辉,刘渭,赵一超,李强,闫振国,宋岳
受保护的技术使用者：陕西延长石油矿业有限责任公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12