煤矿井下复合定向钻进技术研究及应用

由文举

(龙煤七台河矿业有限责任公司新铁煤矿，黑龙江 七台河 154600)

煤矿井下复合定向钻进技术是应用全新钻进设备及工具，配合施工人员操作，挖掘煤矿井下通道。其需要与其他钻进技术相结合，通过技术融合与转化，进一步探索煤矿井下挖掘流程。应分析煤矿井下复杂环境及其对相关设备应用的影响，合理应用各类钻进工具及轨道技术，逐步整合煤矿井下复合定向钻进技术的应用体系，充分发挥现代化钻进技术的优势。结合煤矿井下复合钻进技术的应用要求，对其应用途径进行了分析。

1 钻孔轨迹控制技术的具体应用方法

煤矿井下复合定向钻进技术可分为钻孔轨迹控制技术和钻孔轨迹跟踪技术，应认真分析钻孔轨迹控制技术的具体应用方法。相比于钻孔轨道跟踪技术，钻孔轨迹控制技术应用范围较广，实际应用效果较为明显。必须合理分析钻孔轨迹控制技术的具体应用方法及应用范围，更加灵活地应用煤矿井下复合定向钻进技术。要对钻孔轨迹进行分析，在滑动钻进模式下对钻孔轨迹及钻孔数量进行全方位控制，对钻孔工具内部螺杆及电动马达设备进行全方位分析，调整各类重要设备的实际应用顺序，选择合适规格的螺杆和合适型号的电动马达。如果钻孔工具实际运行轨迹与施工设计轨迹之间存在一定的偏差，将会严重影响煤矿开采效率及煤矿井下施工质量。要调整钻进设备内部螺杆及电动马达的倾斜角度，采用滑动钻进方式，连续改变钻进设备内部螺杆角度及螺杆旋转速度。螺杆角度及螺杆旋转速度会对钻进技术的实际应用效果产生影响。螺杆角度越大，钻进效果越明显，但是钻进难度也会逐渐加大，因此必须将螺杆角度控制在15°左右。如果遇到较为特殊的煤矿井下环境，则需要将螺杆角度控制在20°左右，最多不宜超过30°。如果决定采取复合钻进模式，则必须尽量控制螺杆角度，将螺杆角度控制在15°以下或10°左右，对钻机的动力驱动模式进行调整。

2 随钻测量技术具体应用方法

随钻测量技术是一种较为复杂的煤矿井下复合定向钻进技术。煤矿井下复合定向钻进技术发展迅速，已逐渐延伸出综合滑动定向技术及旋转复合钻进技术，两种技术之间存在较大差异。综合滑动定向技术需要操作人员确定滑动速度及具体滑动方向。在此过程中，必须要保证钻机的滑动角度及螺杆转动速度。综合滑动定向技术主要适用于井下环境较为复杂的煤矿开采，如果煤矿井下地质环境较为复杂或开采环境较为特殊，可以考虑运用综合滑动定向技术，或结合其他煤矿井下复合定向钻进技术，逐步调整煤矿井下施工环境，尽量减少煤矿井下复杂地质环境对煤矿开采工作及煤矿井下施工的负面影响。合理应用煤矿井下复合定向钻进技术不仅可以更好调整煤矿井下施工与开采过程，还可以逐步完善煤矿井下复合定向钻进技术及其应用流程，以此为基础，完善复合定向钻进技术实际应用体系。应结合螺杆的最大承受力，分析螺杆的弯矩、扭矩等，将螺杆倾斜角度及受力情况进行全方位调整。要注意应用数据传输设备及相关配套测量设备，及时测量螺杆倾斜角度及螺杆旋转速度。如果发现螺杆接头存在断裂风险或是老化、锈蚀问题，要在第一时间更换螺杆，保证钻机正常运行。煤矿井下复合定向钻进技术体系在逐步优化，相关技术体系中已出现了高温高压信号传输介质，此类信号传输介质可以在高温高压环境下，将重要的信号传输至煤矿井下通道之中，以便操作人员结合地表具体情况，合理调整煤矿井下挖掘与开采工作。通过信号传输及数据传递等形式，将各类重要信息传输至煤矿井下区域，帮助技术人员进一步优化煤矿井下复合定向钻进技术的使用，极大程度避免出现各类设备故障问题及安全事故。

3 钻进设备与钻具配套设备

3.1 大功率定向钻机

为了满足操作人员的实际技术应用要求，必须要配备大功率定向钻机。大功率定向钻机与一般钻机有所不同，其可以在高温高压环境下正常运行，为钻机提供强大的动力支撑。如果大功率定向钻机在实际应用过程中出现了轨道偏移问题，要应用钻孔轨迹控制技术，综合其他各类煤矿井下复合定向钻进技术，逐步调整大功率定向钻机的具体运用过程。一般情况下，大功率定向钻机需要具备一定数量的动力来源及动力设备，可以选择应用滑动钻机设备及回转钻进设备。钻进设备及各类工具要具备较为灵活的设备切换功能，保证大功率定向钻机适用于煤矿井下多种复杂环境及多种施工开采要求。为了应对更长距离的水平定向钻孔，要合理处理各类卡钻及掉钻事故。不同功率的钻机需要应用于不同施工环境中，应结合煤矿井下具体情况及相关钻进要求，合理应用各型号钻机。

3.2 配套钻杆

结合大功率定向钻机，要安装配套钻杆。应根据大功率定向钻机型号及实际开采需要，合理选择不同型号的配头钻杆及相关钻杆设备。要细致分析配套钻杆的各类工艺需求，将配套钻杆的接头与整个杆体进行强有力的焊接，在钻杆接头处采用双顶结构，选用优质合金钢材料，经过多重热处理之后，保证钻杆接头可以承受一定压力。除此之外，要注意钻杆接头与杆体的连接处，必须采用专业焊接工艺将各类零部件进行精确焊接，保证焊接处不会出现断裂或碎裂问题。

4 结语

应用各类钻进技术及相关机械时要考虑煤矿井下具体环境及开采要求，操作人员应整合各类钻进技术，结合具体钻进设备及轨道控制设备，合理安排钻孔及钻杆的具体位置。煤矿井下探矿与施工建设过程中可能会遇到设备故障问题或技术应用问题，应合理调整技术应用途径，探索出煤矿井下复合定向钻进技术的具体应用方法，进一步提升煤矿井下复合定向钻进技术的应用效率。