井下水平长钻孔定向钻进装备及工艺技术

合集下载

煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展

煤矿井下水平定向钻进技术与装备的新进展石智军;李泉新;姚克【摘要】煤矿井下定向钻进技术作为一项工程领域的新技术,已经广泛应用于煤矿井下瓦斯抽采、防治水、地质勘探和精确工程钻孔施工等领域.经过在国内30多个矿区推广应用,煤矿井下定向钻进技术和装备逐渐完善并取得新进展,形成了ZDY12000LD型大功率定向钻机、无线随钻测量系统、地质导向钻进装置及复合定向钻进工艺.结合现场试验完成了主孔深度1881 m的煤层定向长钻孔和1026 m岩层定向长钻孔,充分说明了ZDY12000LD型钻机功率大、钻进及事故处理能力强,无线随钻测量系统测量精度高,配套复合定向钻进技术形成的钻孔孔壁光滑、沉渣少、钻孔曲率小,钻进效率高.【期刊名称】《探矿工程-岩土钻掘工程》【年(卷),期】2015(042)001【总页数】5页(P12-16)【关键词】煤矿井下;定向钻孔;无线随钻测量;地质导向;大功率定向钻机;复合定向钻进【作者】石智军;李泉新;姚克【作者单位】中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077;中煤科工集团西安研究院有限公司,陕西西安710077【正文语种】中文【中图分类】P634.7煤矿井下定向钻进技术可以实现钻孔轨迹的精确控制，保证钻孔轨迹在预定层位中的有效延伸，增长钻孔有效抽采距离，增加钻孔瓦斯抽采量，提高瓦斯抽采率;另外定向钻进技术可进行多分支孔施工，施工的钻孔能均匀覆盖整个工作面，具有钻进效率高、一孔多用、集中抽采等优点，能显著提高煤层瓦斯治理效果，现已成为我国煤矿区瓦斯高效抽采的主要技术途径［1－2］。

定向钻进技术自2008年开始在我国煤矿井下应用以来，据统计已在30多个矿区进行了广泛的推广应用［3－4］，不断改进完善并取得了新的重要进展，在国内煤矿井下完成了最大孔深1881 m，终孔直径98 mm和孔深1209 m，终孔直径120 mm的集束型瓦斯抽采水平定向长钻孔;完成了最大孔深1026 m，终孔直径153 mm的顶板岩石高位定向长钻孔。

井下大孔径定向钻孔钻进应用

井下大孔径定向钻孔钻进应用摘要：为解决邹庄煤矿3410综采工作面上隅角瓦斯浓度问题，由于工作面回采工期及岩层岩性等原因，在3410工作面试验了岩层大孔径定向长钻孔抽采层瓦斯代替普通定向长钻孔的抽采方法，结果表明，大孔径水平长钻孔工期比普通定向两个长钻孔节约5天8小时，钻孔抽采浓度都在60%左右，大孔径水平长钻孔平均抽采量是两个普通定向长钻孔的2倍，达到12.2m3／min，有效解决上隅角瓦斯问题，并大大缩短定向长钻孔的工期及成本，实现高瓦斯工作面安全高效开采。

关键词：大孔径；施工效率；定向钻孔；瓦斯抽采0引言随着人们对矿井瓦斯认识的逐步提高，矿井瓦斯防治逐渐由传统单一的全覆盖瓦斯抽放转变为定向瓦斯抽采，大孔径超长定向钻孔瓦斯抽采技术是治理工作面瓦斯隐患的一项新的技术途径。

钻孔布孔方法、成孔工艺改进、钻孔施工参数、钻场设计、施工工艺、钻机设备及材料选型研究，是达到最优瓦斯抽采效果的研究重点。

为此，在邹庄煤矿进行了大孔径定向高位钻孔实验研究，开展长距离定向钻孔轨迹控制技术、双动力复合高效成孔技术、多级扩孔技术等研究，探索出一套适用于淮北矿区大孔径长距离钻孔定向钻进技术，实现拓展定向钻技术应用领域范围，解决邹庄煤矿3410工作面回采过程中瓦斯超限问题，为邹庄煤矿生产带来重大安全、经济效益，从而大大提高生产施工效率，降低生产成本。

1工程概况邹庄煤矿3303工作面为矿井33采区右翼的第二个区段，东以NDF48（∠18～30°H=0～70m）逆断层和NDF48-1（∠20～28°H=0～50m）逆断层为界，西沿3301风巷布置，南至32煤的防水煤柱保护线，北接33采区回风上山。

32煤层煤厚1.78m～3.20m，平均2.44m，煤层结构简单～复杂，局部夹一到三层泥岩，夹矸厚度约为0.14～0.36m，平均0.25m。

煤厚变化不大，煤层较稳定。

经化验结果分析，32煤层煤质在工作面南部为气煤，北部为1/3焦煤，灰分为13.23%～43.41%，平均为29.65%。

煤矿专用定向钻机定向钻进技术与装备

户可根据需要选择进口泵车或国产泥浆泵； 2.机架角度可以调节，油缸起拔力大； 3.采用先进的负载敏感系统和先导比例控制系统，适应性好，操作方便； 4.采用进口的液压泵、多路阀、手柄、泥浆泵等，可靠性高； 5.采用开闭可控式胶套卡盘和胶套夹持器，可靠性高。
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
13000钻机优势
岩石钻孔深度定向钻孔直径孔底马达转矩
钻杆直径给进/起拔力
最大转矩电机功率
≥500m
≥800m
提高钻孔效率，降低孔内事故
96mm
120mm
提高钻孔瓦斯抽放效率
450N.m
800N.m
提高了钻机岩石钻进效率
73mm 160kN 6000N.m
89mm 280kN 13000N.m
ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
2.定向钻机系列简介——钻机
（3）ZYWL-4000D定向钻机（标准型）
项目
钻进深度开孔直径终孔直径钻杆直径额定输出转速额定输出扭矩给进/起拔力给进行程正常给进速度调斜角度制动扭矩爬坡能力电机功率
外形尺寸
整机重量
单位
m mm mm mm r/min N.m kN mm m/min ° N.m ° kW
为降低钻机成本，对普通履带式钻机的进行定向化改进，设计了经济型定向钻机，钻机结构尺寸进一步缩小，开孔角度调斜范围进一步扩大，性价比大幅提高。可配备履带式泵车（进口）或底座式泥浆泵（国产）。
ZYWL-4000D定向钻机（经济型）
履带式泵车（进口泵）
国产泥浆泵
2.定向钻机系列简介——钻机
（4）ZYWL-4000D定向钻机（经济型）

定向钻进原理与应

石油钻井中对定向钻进技术的定义为沿着预先设计的井眼轴线钻达目的层位的钻井方法。
地质勘探中对定向钻进技术的定义是指利用钻孔自然弯曲规律或采用人工造斜工具使钻孔按设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。
国外有文献认为是为了钻达到一个预定的地下目标，使井眼在特定方向偏斜的工艺和科学。
煤矿井下对定向钻进技术的定义：是指利用钻孔自然弯曲规律或采用专用工具使近水平钻孔轨迹按设计要求延伸钻进至预定目标的一种钻探方法，即有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变弯。
垂直层理
编辑课件
第一节定向钻孔的弯曲机理
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
A . 钻头垂直于层面，钻孔为圆形，不发生弯曲；
B . 钻头与地层面斜交，钻头轴线力图向垂直于地层层面方向偏斜，钻孔呈椭圆形；
C . 钻头平行于层面硬度较小，孔壁易岩石易破碎，形成的钻孔较大，孔壁间隙大，钻头稳定性差，钻孔容易弯曲。
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
4、避开地表障碍物。勘探和开发障碍物下方的油气田。 5、纠正已斜的井眼或绕过井内堕落物而进行侧钻。（g） 6、打定向井探采盐丘突起下部的油气层。含油构造有时与盐丘构造共生，部分盐丘可能直接覆盖在油藏上面，直井钻遇盐层可能导至冲蚀、钻井液漏失和腐蚀等问题(d)。
1 P
2
钻头作用力方向偏离钻孔轴线示意图
FA A
vc vA
P
vp c
钻头轴向和径向同时受力示意图
2021/8/17
编辑课件
第二节定向钻孔的弯曲条件
定向钻进原理与应用
Deflection&Logging
2、空间条件

煤矿井下定向钻孔施工工艺及技术研究

工
凇
煤矿井下定向钻孔施工工艺及技术研究
谢志勇’ 冯伟１．淮南矿业集团地质勘探工程处丁集钻机工区２．淮南矿业集团地质勘探工程处张集中央区
ｌ摘蔓ｌ煤矿井下施工定向钻孔相对于施工常规钻孔在工艺方面更复板岩性，由于施工定向钻孔排水量大且施工周期长，对孔壁的破坏较大，故钻场应尽量选择在岩性较好的地段。钻场的规格应根据定向钻机的型号合理开拓，以西安院ＺＤＹ６０００ＬＤ（Ｆ）型定向钻机为例，一般为
迹设计：
等高线图、综合柱状图，采掘工程平面ｃａｄ图、局部探眼或钻孔柱状图孔，（见流程图１）。
２．１钻孔方位角设计。设计钻孔方位角时，必须先明确工作面顶底板等高线图的真方位角ｆｌ，然后再确定钻孔施工的主方位角ｂ，顶板瓦斯抽采钻孔距离回风巷平距一般为１０－３０ｍ，可以设计２－５个定向主孔，开孔间距控制在Ｏ．５～１ｍ，再确定分支钻孔的个数及开孔位置，分支钻孔开孔位置均布置在工作面收作线以内，这样可减少无效孔段的施工，钻孔设计孔深在３００－６００ｍ为宜，主孔方位在进入收作线后保持平行轨道顺槽延伸，主孔方位角确定后，再设计分支孔的方位，使钻孔终孔在平面上等间距分布，平均间距５－７ｍ。
杂，要求条件更为苛刻。为了在煤矿井下应用好定向钻孔施工技术，提高瓦斯抽采能力和解决地质问题，文中先简要介绍了定向钻孔施工工艺原理，然后以顶板瓦斯抽采钻孔为例介绍了煤矿井下定向钻孔的设计方法及施工

长距离、大口径钢管水平定向钻穿越施工工法(2)

长距离、大口径钢管水平定向钻穿越施工工法长距离、大口径钢管水平定向钻穿越施工工法是一种用于在地下建设中进行隧道通道、输水管道等工程的施工方法。

本文将详细介绍该工法的特点、适应范围、工艺原理、施工工艺、劳动组织、机具设备、质量控制、安全措施、经济技术分析和工程实例。

一、前言长距离、大口径钢管水平定向钻穿越施工工法是一种先进的地下工程施工方法，它通过钢管进行水平定向钻孔，完成巨大跨度和大口径的工程建设。

二、工法特点该工法具有以下特点：节省施工时间和成本，减少对地表的破坏，适用于各类地质条件，施工过程可控性强，适用范围广，施工效率高。

三、适应范围该工法适用于建设隧道通道、地下输水管道等工程，在不同地质条件下都能发挥其优势。

四、工艺原理该工法主要利用水平定向钻穿越技术，通过钢管进行水平定向钻孔，克服地下阻力，实现施工的目标。

该工法采取多项技术措施，如导向装置、冲击钻头、钻斗等，以实现施工过程的可控性。

五、施工工艺该工法的施工过程包括勘察设计、设备安装、导向钻进、钻孔、钻杆安装、钻孔补偿、套筒安装、钢管铺设等各个阶段。

每一阶段都有具体的操作步骤和注意事项。

六、劳动组织施工过程需要合理的劳动组织安排，包括施工人员的分工、协调和指导，以确保施工进度和质量。

七、机具设备该工法需要使用导向钻具、钻杆、冲击钻头、钻斗、钢管铺设机等机具设备。

这些设备具有特殊的结构和功能，能够满足施工工艺的要求。

八、质量控制为了保证施工过程的质量，需要采取一系列质量控制措施，包括施工过程中的检测、监控和验收，以确保施工质量达到设计要求。

九、安全措施施工过程中需要注意安全事项，特别是对施工工法的安全要求。

需要采取必要的措施，如安全防护、员工培训、监测等，以降低施工中的危险因素。

十、经济技术分析根据实际工程经验和成本分析，可以对该工法的施工周期、施工成本和使用寿命进行分析，以便进行评估和比较。

十一、工程实例通过介绍实际应用的工程案例，可以进一步验证该工法的可靠性和可行性，为读者提供工程实践的参考。

煤矿防突的新工艺和新设备应用

４、水力导喷增流提透技术
１、煤矿井下定向长钻孔施工关键技术按高瓦斯含量软煤的自喷特性，利用高压水诱导提高喷孔效果，在（１）长钻孔是实施 “ 先抽后采、抽采达标” 的重要条件。我国煤炭钻孔周围形成较大的松动卸压区，并在孔群间形成导通裂隙，实现区域科学研究各个机构，分别研制成功了施工长５００－１０００ｍ钻孔系列装备。性提透增流效果。此法的关键技术包括：孔群参数优化、诱导钻孔喷孔定向钻进工艺和稳定组合钻等为实现长钻孔施工成功提供了技术装备和封孔抽采技术
由于排渣不畅而形成阻塞和卡钻现象。（２）研究了钻进速度与煤的性质、成孔直径、钻具转速的关系，对螺旋钻杆主要参数进行了分析，确定了螺旋钻杆合理螺旋角。（３）通过对螺旋成孔所需临界转速、钻杆螺旋升角、中心管径、螺
煤层抽采钻孔关键技术、立体交叉钻孔布孔增透技术和水力导喷增流提透技术等防突的新工艺和新设备在煤矿的应用。
长，况且在现场软煤中的孔位看不到孔洞，斜孔出露端基本不形成漏气
与短路。
【关键宇ｌ防突；新工艺；新设备４．１增透原理
薹疆援零
煤矿防突的新工艺和新设备应用
王晓林龙煤矿山建设有限公司建井工程处
黑龙江鸡西１５８１００
【摘要】本文主要阐述了煤矿井下定向长钻孔施工关键技术、松软起，一直延续到孔口被回采止，比平行孔在边采边抽卸压带中的时间

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索

利用定向钻机施工顺煤层定向预抽长钻孔技术应用探索随着国家煤炭行业的不断发展，煤炭资源的逐渐减少以及采煤难度的不断加大，为了有效解决煤炭资源的开采问题，顺煤层定向预抽长钻孔技术应运而生。

利用定向钻机施工此类技术，不仅可以达到高效、精确的抽采效果，还可以减少井下人员作业的难度和安全风险，同时也可以最大程度保护环境，减轻对地下水资源产生的影响。

一、顺煤层定向预抽长钻孔技术的原理顺煤层定向预抽长钻孔技术是指利用钻孔机在顺煤层中开孔，通过桥架导向器实现孔位的定位及孔向精度的控制，进而进行地下水的抽采工作。

该技术的主要原理是在煤层煤帮与地层之间开设长穿越孔，使用钻孔机或者重型定向钻机进行施工，使得孔的方向和倾角能够非常精确地控制。

在这个过程中，通过理论计算和现场实测，确定孔的倾向和倾角，进行长穿越，达到目的地之后开始进行水的抽采作业。

同时，为了尽可能减少对采掘煤层的干扰，且防止采空区向下隆起，孔壁周围的围岩也要进行加固。

在孔壁围岩上进行装修圈并设置抽采设施，通过管道对地下水进行连续抽取或暂时抽排。

此类技术的施工需要考虑到地质情况、水文地质特征等诸多因素，以确定钻孔的深度、钻孔倾角、开孔数和位置等，进一步优化布局，并选定最佳方案进行顺煤层定向预抽长钻孔工作。

随着我国采煤难度的不断加大，已有许多煤矿开始采用顺煤层定向预抽长钻孔技术，作为采煤时风水灾害的一种有效治理措施。

下面，我们以河南府城煤矿为例，从实际应用情况出发，探索此类技术在工程实践中的应用。

府城煤矿采用的顺煤层定向预抽长钻孔技术是目前国内应用最为广泛的一种。

这种技术通过利用钻探机在顺煤层中开设孔道，再通过管道对顺煤层、低位煤层的水进行抽排实现地下水彻底消除。

在孔道井距的选择上，一般以100～120米的距离设置一组接应孔，孔道安装在顺煤层内，孔深探至低位煤层上部或气隙带，保证顶板不变形，防止顶板坍塌。

顺煤层定向预抽长钻孔技术在府城煤矿的应用主要是为了实现提高开采效率和水文地质治理能力的目的。

水平定向钻施工技术的分析

水平定向钻施工技术的分析1.水平定向钻施工水平定向钻基本原理：按预先设定轨迹钻一个小直径导向孔，在导向孔出口端钻杆头部安装扩孔器回拉扩孔，当扩孔达要求后在扩孔器后端连接旋转接头、拉管头和管道，回拉敷设地下管道。

此技术广泛应用于供水、电力、电讯、天然气、煤气、石油等管线铺设中，适用于沙土、粘土、卵石等地况，我国大部分非硬岩地区都可施工。

工作环境温度为-15℃～+45℃。

1.1钻导向孔要据穿越地质情况，选择合适钻头和导向板或地下泥浆马达，开动泥浆泵对准入土点进行钻进，钻头在钻机推力作用下由钻机驱动旋转（或使用泥浆马达带动钻头旋转）切削地层，不断前进，每钻完一根钻杆要测量一次钻头实际位置，以便及时调整钻进方向，保证导向孔曲线符合设计要求，直到钻头在预定位置出土，完成整个导向孔作业。

钻机被安装在入土点一侧，从入土点开始，沿设计的线路钻一条从入土点到出土点的曲线，作预扩孔和回拖管线引导曲线。

1.2预扩孔和回拖管线一般情况使用小型钻机时，直经大于200毫米时要进行予扩孔，使用大型钻机时，当产品管线直径大于Dn350mm时需进行预扩孔，预扩孔直径和次数，视具体钻机型号和地质情况而定。

回拖管线时先将扩孔工具和管线连接好，再开始回拖，并由钻机转盘带动钻杆旋转后退进行扩孔回拖，产品管线在回拖中不旋转，因扩好孔中充满泥浆，所以产品管线在扩好孔中处于悬浮状态，管壁四周与孔洞间由泥浆润滑，这样即减少回拖阻力，又保护管线防腐层，经钻机多次预扩孔，最终成孔直径一般比管子直径大200mm，所以不会损伤防腐层。

在钻导向孔阶段，钻出的孔常小于回拖管线直径，为使钻孔径达到回拖管线直径1.3～1.5倍，需用扩孔器从出土点开始向入土点将导向孔扩大至要求直径。

地下孔经预扩孔达到回拖要求后，将钻杆、扩孔器、回拖活节和被安装管线依次连接好，从出土点开始，一边扩孔一边将管线回拖至入土点为止。

2.水平定向钻施工特点2.1定向钻穿越施工不会阻碍交通，不会破坏绿地，植被，不会影响商店，医院，学校和居民正常生活。

煤矿井下定向钻进工艺技术的应用探析

煤矿井下定向钻进工艺技术的应用探析摘要：在社会经济和科技飞速进步的背景下，煤矿的开采和钻进技术也有了一定提升，煤矿的主要开发区域向更深的地层发展。

定向钻工艺是目前煤矿的钻进开采中使用最广泛的技术手段之一，能够较好地管控煤矿的地质结构问题和钻进透水事故。

定向钻技术的发展已有近五十年的时间，从最早的石油井钻进到煤矿井钻进，都有着较为突出的表现。

因此，本文系统性地介绍了煤矿井下定向钻进技术的原理、分类和优势和不足，并详细讨论该技术的重要应用。

关键词：煤矿井；定向钻进；工艺技术引言：我国地广物博，蕴藏着丰富的矿产资源，其中的煤炭储量和开采量都位于世界前列，人均探测储量可达到上百吨。

在对煤矿的长期研究中，矿井的钻进和测量技术也在不断进步，定向钻是目前应用较为广泛的一种钻进技术。

该技术能够较好地改善无法实现深孔钻进的难题，借助复合的打孔方式可以有效预防煤矿作业过程中存在的安全隐患，钻进效率更高。

使用定向钻进打出的矿井内壁更为光滑，不会出现倾斜和碎石，能够有效保障作业人员的安全。

1.煤矿井下定向钻进的概述1.钻进技术原理早在上世纪七十年代时，油田开采就已经开始使用定向钻进技术，由于其钻头具有特殊形制，能够应对不同的复杂地质条件，研究人员也逐渐开始在煤矿的开采和探测中应用这项技术。

随着对表层煤矿的不断开发，煤炭企业逐渐将目光投向更深层的地质结构中，但是复杂的地理环境和山体压力给开采工程带来了一定的困难。

定向钻技术的主要特点集中在钻头位置，其不回转的特点能够在钻进过程中更好地排粉，避免有碎石和灰尘飞入机械设备内，对于作业人员而言更加安全。

定向钻中内置了一块马达，能够通过电机旋转带动钻头快速运动，保持作业效率。

定向钻的钻头呈一定的倾角，需要工作人员提前设计好钻孔的路径，在与MWD系统的配合之下，电机改变钻头的倾斜程度，能够实现钻进路径的改变。

MWD系统中有精确的定位和靶向技术，对定向钻的路径实现智能化的调节，保证钻进的深度。

定向钻进技术培训系列—钻具

2. 打捞丝锥
➢ 造扣造扣时必须停泵，缓慢给进，间歇慢转钻具，记录回
转器回转圈数，实际造扣以6~8圈为宜（母锥造扣时需要较大的力，实际造扣以5~7圈为宜）。落鱼未卡的情况下，可提钻0.5m左右，观察压力变化；在落鱼较长的情况下，会有压力升高现象；落鱼较短时压力变化不明显，可短暂间歇开泵，观察泵压变化。如果泵压较打捞前有所升高，说明造扣成功；如压力无变化说明造扣失败，应再次下钻寻找落鱼、造扣；
课程内容
1. 螺旋钻杆 2. 三棱钻杆
1. 螺旋钻杆
（1）螺旋钻杆定义
将一定规格尺寸的钢板绕制成螺旋翼片，再焊接在芯杆外表面形成的，或在厚壁钢管上用机加工方法加工出螺旋槽的钻杆。
1. 螺旋钻杆
（2）螺旋钻杆分类
➢ 按连接方式：插接式、螺纹式、法兰式螺旋钻杆； ➢ 按螺旋翼片轴向宽度：窄翼片、宽翼片螺旋钻杆； ➢ 按螺旋翼片头数：单头、双头和三头螺旋钻杆； ➢ 按通孔大小：常规螺旋钻杆、大通孔螺旋钻杆； ➢ 按螺旋翼片加工工艺：焊接式螺旋钻杆、整体式螺旋钻杆。
易于形成灵活有效的钻具级配
可以满足保直刚性钻进以及强造斜钻进等钻进需求，有利于长水平钻孔的施工。
2. 钻杆的结构与分类
（3）分类
常规外平钻杆
钻杆直径 (mm)
表1.1 常规外平钻杆规格
钢级
钻杆长度 (mm)
Φ42 Φ50 Φ63.5 Φ73 Φ89
பைடு நூலகம்
R780
R780 G105
500 750 1000 1500
2. 三棱钻杆
（5）三棱钻杆分类
➢ 常规三棱钻杆：接头是常规接头的三棱钻杆，按接头焊接方式分为电弧焊和摩擦焊两种，按接头形式分为全三棱（接头是三棱的）和半三棱（接头是外平的）两种。 ➢ 大通孔三棱钻杆：钻杆接头的大通孔设计，可以通过钻杆内孔下入相应规格的筛管； ➢ 三棱螺旋钻杆：在三棱钻杆上通过机加工方式加工出螺旋槽形成的钻杆。

定向钻进技术在矿井探放水孔施工中的应用

254在多种水害类型中，采空区积水和强含水层出水是最为常见的。

传统模式下，在探放处理过程中，通常借助施工探放水孔来确保积水排出。

虽然这种方式在一定程度上能降低水害发生的概率，但是由于传统钻机施工无法控制孔内倾角、方位、钻孔深度等，在实际应用中仍然存在一定的局限性。

因此，有必要引进新型定向钻进技术来优化、改进水害防范措施。

1 工程概况金达矿位于山西孝义市西南35km驿马乡榆树坪村南，井田面积9.47km 2，核定产能为180万t/a。

矿井采用立井开采方式，矿井9#煤层除保安煤柱已基本采空，现主采煤层10#、11#煤层。

其中，10#煤层大部分已经回采，形成了大面积积水的低洼点。

现场勘探发现9号煤层采空区积水9处（DC9-1、DC9-2……DC9-9），总积水面积125270m 2，总积水量76758m 3，10号煤层采空区积水3处（DC10-1、DC10-2、DC10-3），总积水面积34475m 2，总积水量42193m 3；11号煤层采空区积水2处（DC11-1、DC11-2），总积水面积41675m 2，总积水量52900m 3 ，威胁临近相邻工作面的安全开采，很容易引发水害事故。

因此，决定采用长距离定向探放水孔施工，将采空区内的积水排出，以确保巷道掘进和回采安全进行。

2 定向钻进质量影响因素钻进参数。

主要包括钻压、转速、泵量等。

在大倾角仰孔钻进工作中，钻压的影响尤为明显。

钻压不仅需要满足常规钻头切削岩石的需求，还需要克服冲洗液自然升举力、钻杆自重等问题。

只有结合钻孔孔深递增情况，对应调整钻压参数，才能确保钻进效果的优化。

开孔方向。

开孔方向通常以设计剖面图资料为准。

精确的开孔方向能够更好地保证探放水孔施工质量。

组合钻具配置方式。

组合钻具的融合能够极大地提升定向钻进在不同工程、不同地质条件中的适用性。

在实践中，要做好钻孔测斜信息的采集更新工作，对应调整组合钻具方案。

常见的组合钻具方案主要有钻孔上仰、钻孔保直、钻孔下斜等形式。

煤矿井下定向钻进装备与技术应用现状研究

煤矿井下定向钻进装备与技术应用现状研究温志强1，王庆2，蔡敏博1(1．陕西陕煤韩城矿业有限公司下峪口煤矿，陕西渭南715405;2．中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安710077)摘要:对目前煤矿井下使用的ZDY6000LD型定向钻机、配套钻具及随钻测量系统进行了分别阐述，对煤矿井下定向钻进原理及工艺流程进行了介绍，列举了典型的工程应用实例，介绍了定向钻进技术的发展历程，并对定向钻进装备与技术的发展趋势进行了展望。

关键词:井下定向钻进;装备与技术;工艺流程;应用实例;发展趋势中图分类号:TD265．1文献标识码:A文章编号:1006—7981(2018)05—0073—02国外定向钻进技术研究始于20年代，自从测斜仪的发明后，人们发现钻井水平位移和井斜角发生了偏差，从最初的纠正井斜到主动制造钻孔弯曲，促进了定向钻进技术的发展。

随着随钻测量技术、孔底马达、计算机技术的发展，定向钻进技术在石油天然气勘探领域达到了成熟阶段。

国内自1986年以来通过引进技术及自主研发，定向钻井技术已经达到了国际先进水平。

目前定向钻进技术在石油钻井和非开挖领域得到了推广，也逐步应用于煤矿井下安全领域。

本文以目前常用的ZDY6000LD型定向钻机为例，对其配套钻具、随钻测量系统及工艺流程进行介绍，列举了典型的工程应用实例，并对井下定向钻进的发展趋势进行探讨分析。

1定向钻探装备及工艺目前煤矿井下应用的定向钻探装备主要为中煤科工集团西安研究院研制的ZDY6000LD型履带式全液压钻机及配套机具与随钻测量系统，包含动力设备、配套钻具及测量系统等部分。

动力设备分为定向钻机及泥浆泵，配套钻具主要为钻头、螺杆马达、中心通缆式钻杆及回转钻杆;测量系统主要包括防爆电脑及测量探管。

常用施工设备型号及用途如表1。

表1施工设备型号及用途试验设备名称型号用途动力设备定向钻机ZDY6000LD提供钻具动力泥浆泵3NB－300/12－45供给冲洗液及动力配套钻具钻头φ98mmPDC切削岩石螺杆马达7LZ73ˑ7．0－4传输动力及造斜通缆钻杆Φ73mm/L=3m冲洗液通道、信号传输媒介测量系统防爆电脑YHD2－1000J测量记录钻孔参数探管YHD2－1000J(A)测量钻孔参数1．1定向钻机ZDY6000LD定向钻机设计布局紧凑，为自行式、低转速、大扭矩类型(图1);钻进液压控制系统技术先进，给进/起拔能力强，动作和功能联动，可实现无级调速及反扭矩制动功能，机械化程度高，便于操控，工作安全可靠;施工过程中可通过油压表随时监视执行机构工作负载的大小，可及时进行调整，工艺适应性较强。

科技成果——煤矿井下千米定向技术

科技成果——煤矿井下千米定向技术技术开发单位
铁法煤业（集团）有限责任公司大兴煤矿
适用范围
具备定向钻孔施工技术条件的煤层顶板岩层
成果简介
利用大功率定向钻进装备，采用“主动探顶+侧钻开分支”及复合定向钻进工艺技术、随钻测量技术、中硬突出煤层底板梳状瓦斯抽采钻孔成孔技术，实现了穿层超长定向钻孔部分孔段在煤层中钻进。

1、钻进过程中整个钻杆不旋转，仅螺杆钻具和钻头回转碎岩钻进，采用可调弯接头通过调整工具面向角，可对钻孔的倾角和方位进行较为直观精确的控制。

2、在钻进过程中，根据钻孔轨迹与设计轨迹的偏斜状况，采用连续调整工具面向角进行控制，而不用起下钻变更钻具组合。

即有目的地将钻孔由直变弯或由弯变直、由岩见煤或由煤间岩，同时随钻测量仪器实时观测钻孔参数，进而确定钻孔施工方向。

工艺技术及装备
1、“主动探顶+侧钻开分支”及复合定向钻进工艺技术。

2、中硬突出煤层底板梳状瓦斯抽采钻孔成孔技术。

3、随钻测量技术。

市场前景
该技术适合煤层群开采、多构造的复杂地质条件的矿井，开展区
域式、模块式瓦斯治理工程。

实现换人减人和事故灾害预防与监测，提高井下作业安全度。

施工定向钻孔代替施工瓦斯抽采岩石巷，提高了煤炭产品的煤质，减少矸石外排，具有较好的生态环境效益。

井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术

井下水平长钻孔定向钻进装备及配套工艺技术1. 引言井下水平长钻孔定向钻进是一种在地下水平方向钻探的技术，用于地下矿山的开采和勘探。

本文将重点介绍井下水平长钻孔定向钻进所使用的装备和配套工艺技术。

2. 井下水平长钻孔定向钻进装备2.1 钻机井下水平长钻孔定向钻进所使用的钻机通常是一种特殊的地下钻机，具备以下特点：•高功率：用于克服地下的阻力，保证钻进的顺利进行；•定向控制系统：通过操控系统控制钻机的定位，保证钻孔的准确性；•快速回转系统：实现快速回转钻杆，提高钻进效率；•安全措施：具备安全系统，保证操作人员的安全。

2.2 钻杆井下水平长钻孔定向钻进所使用的钻杆具备以下特点：•高强度：用于承受地下的高压力和摩擦力；•铰接连接：钻杆通过铰接连接，方便在地下进行钻进和转向；•高导向性：钻杆具备一定的导向性能，保持钻孔的准确性；•耐磨性：钻杆表面经过特殊处理，提高耐磨性，延长使用寿命。

2.3 定向控制工具为了保证井下水平长钻孔定向钻进的准确性，通常需要使用定向控制工具。

主要有以下几种：•轴位器：用于确定钻杆的轴线，保证钻孔的定向准确；•MWD（测量井下方位）工具：通过测量钻杆的方位，确认钻孔的定向情况；•倾斜度测量工具：用于测量钻孔的倾斜度，控制钻孔的倾斜程度；•定向软件：利用计算机软件进行钻控系统的控制和钻孔数据的处理。

3. 配套工艺技术3.1 钻进工艺井下水平长钻孔定向钻进的钻进工艺主要包括以下步骤：•钻孔布置：确定钻孔的位置和方向，进行布置；•钻孔导向井段：通过定向控制工具控制钻杆的方向，控制钻孔的导向；•钻孔平整井段：通过钻进工具在地下进行钻杆的快速回转，保证钻孔的平整度；•钻孔终端井段：钻孔接近终点时，通过导向软件进行实时控制，确保钻孔的准确结束。

3.2 钻进液体井下水平长钻孔定向钻进需要使用特殊的钻进液体来降低钻进的阻力，冷却钻杆和钻头，并带走钻屑。

主要有以下几种类型的钻进液体：•基础钻进液体：包括水、泥浆等，用于正常的钻进工作；•高密度钻进液体：用于增加钻进液体的密度，提高钻杆的稳定性；•气泡钻进液体：通过注入气体产生气泡，减小摩擦阻力，提高钻进速度。