煤礦井下復合定向鉆進技術研究及應用

由文舉

(龍煤七臺河礦業有限責任公司新鐵煤礦，黑龍江 七臺河 154600)

煤礦井下復合定向鉆進技術是應用全新鉆進設備及工具，配合施工人員操作，挖掘煤礦井下通道。其需要與其他鉆進技術相結合，通過技術融合與轉化，進一步探索煤礦井下挖掘流程。應分析煤礦井下復雜環境及其對相關設備應用的影響，合理應用各類鉆進工具及軌道技術，逐步整合煤礦井下復合定向鉆進技術的應用體系，充分發揮現代化鉆進技術的優勢。結合煤礦井下復合鉆進技術的應用要求，對其應用途徑進行了分析。

1 鉆孔軌跡控制技術的具體應用方法

煤礦井下復合定向鉆進技術可分為鉆孔軌跡控制技術和鉆孔軌跡跟蹤技術，應認真分析鉆孔軌跡控制技術的具體應用方法。相比于鉆孔軌道跟蹤技術，鉆孔軌跡控制技術應用范圍較廣，實際應用效果較為明顯。必須合理分析鉆孔軌跡控制技術的具體應用方法及應用范圍，更加靈活地應用煤礦井下復合定向鉆進技術。要對鉆孔軌跡進行分析，在滑動鉆進模式下對鉆孔軌跡及鉆孔數量進行全方位控制，對鉆孔工具內部螺桿及電動馬達設備進行全方位分析，調整各類重要設備的實際應用順序，選擇合適規格的螺桿和合適型號的電動馬達。如果鉆孔工具實際運行軌跡與施工設計軌跡之間存在一定的偏差，將會嚴重影響煤礦開采效率及煤礦井下施工質量。要調整鉆進設備內部螺桿及電動馬達的傾斜角度，采用滑動鉆進方式，連續改變鉆進設備內部螺桿角度及螺桿旋轉速度。螺桿角度及螺桿旋轉速度會對鉆進技術的實際應用效果產生影響。螺桿角度越大，鉆進效果越明顯，但是鉆進難度也會逐漸加大，因此必須將螺桿角度控制在15°左右。如果遇到較為特殊的煤礦井下環境，則需要將螺桿角度控制在20°左右，最多不宜超過30°。如果決定采取復合鉆進模式，則必須盡量控制螺桿角度，將螺桿角度控制在15°以下或10°左右，對鉆機的動力驅動模式進行調整。

2 隨鉆測量技術具體應用方法

隨鉆測量技術是一種較為復雜的煤礦井下復合定向鉆進技術。煤礦井下復合定向鉆進技術發展迅速，已逐漸延伸出綜合滑動定向技術及旋轉復合鉆進技術，兩種技術之間存在較大差異。綜合滑動定向技術需要操作人員確定滑動速度及具體滑動方向。在此過程中，必須要保證鉆機的滑動角度及螺桿轉動速度。綜合滑動定向技術主要適用于井下環境較為復雜的煤礦開采，如果煤礦井下地質環境較為復雜或開采環境較為特殊，可以考慮運用綜合滑動定向技術，或結合其他煤礦井下復合定向鉆進技術，逐步調整煤礦井下施工環境，盡量減少煤礦井下復雜地質環境對煤礦開采工作及煤礦井下施工的負面影響。合理應用煤礦井下復合定向鉆進技術不僅可以更好調整煤礦井下施工與開采過程，還可以逐步完善煤礦井下復合定向鉆進技術及其應用流程，以此為基礎，完善復合定向鉆進技術實際應用體系。應結合螺桿的最大承受力，分析螺桿的彎矩、扭矩等，將螺桿傾斜角度及受力情況進行全方位調整。要注意應用數據傳輸設備及相關配套測量設備，及時測量螺桿傾斜角度及螺桿旋轉速度。如果發現螺桿接頭存在斷裂風險或是老化、銹蝕問題，要在第一時間更換螺桿，保證鉆機正常運行。煤礦井下復合定向鉆進技術體系在逐步優化，相關技術體系中已出現了高溫高壓信號傳輸介質，此類信號傳輸介質可以在高溫高壓環境下，將重要的信號傳輸至煤礦井下通道之中，以便操作人員結合地表具體情況，合理調整煤礦井下挖掘與開采工作。通過信號傳輸及數據傳遞等形式，將各類重要信息傳輸至煤礦井下區域，幫助技術人員進一步優化煤礦井下復合定向鉆進技術的使用，極大程度避免出現各類設備故障問題及安全事故。

3 鉆進設備與鉆具配套設備

3.1 大功率定向鉆機

為了滿足操作人員的實際技術應用要求，必須要配備大功率定向鉆機。大功率定向鉆機與一般鉆機有所不同，其可以在高溫高壓環境下正常運行，為鉆機提供強大的動力支撐。如果大功率定向鉆機在實際應用過程中出現了軌道偏移問題，要應用鉆孔軌跡控制技術，綜合其他各類煤礦井下復合定向鉆進技術，逐步調整大功率定向鉆機的具體運用過程。一般情況下，大功率定向鉆機需要具備一定數量的動力來源及動力設備，可以選擇應用滑動鉆機設備及回轉鉆進設備。鉆進設備及各類工具要具備較為靈活的設備切換功能，保證大功率定向鉆機適用于煤礦井下多種復雜環境及多種施工開采要求。為了應對更長距離的水平定向鉆孔，要合理處理各類卡鉆及掉鉆事故。不同功率的鉆機需要應用于不同施工環境中，應結合煤礦井下具體情況及相關鉆進要求，合理應用各型號鉆機。

3.2 配套鉆桿

結合大功率定向鉆機，要安裝配套鉆桿。應根據大功率定向鉆機型號及實際開采需要，合理選擇不同型號的配頭鉆桿及相關鉆桿設備。要細致分析配套鉆桿的各類工藝需求，將配套鉆桿的接頭與整個桿體進行強有力的焊接，在鉆桿接頭處采用雙頂結構，選用優質合金鋼材料，經過多重熱處理之后，保證鉆桿接頭可以承受一定壓力。除此之外，要注意鉆桿接頭與桿體的連接處，必須采用專業焊接工藝將各類零部件進行精確焊接，保證焊接處不會出現斷裂或碎裂問題。

4 結語

應用各類鉆進技術及相關機械時要考慮煤礦井下具體環境及開采要求，操作人員應整合各類鉆進技術，結合具體鉆進設備及軌道控制設備，合理安排鉆孔及鉆桿的具體位置。煤礦井下探礦與施工建設過程中可能會遇到設備故障問題或技術應用問題，應合理調整技術應用途徑，探索出煤礦井下復合定向鉆進技術的具體應用方法，進一步提升煤礦井下復合定向鉆進技術的應用效率。