在常規(guī)鉆進(jìn)施工中,由于鉆桿在離心力以及軸向壓力作用下失穩(wěn),產(chǎn)生彎曲,鉆桿柱內(nèi)部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。在施工定向孔的過程中,需要不斷地調(diào)整鉆孔軌跡,會引起鉆桿在孔內(nèi)的彎曲變形。彎曲的鉆桿柱進(jìn)行回轉(zhuǎn)時,鉆桿內(nèi)產(chǎn)生的交變應(yīng)力易引起鉆桿的疲勞破壞。
4)彈性振動。鉆桿柱是一個彈性系統(tǒng),在彎曲及扭轉(zhuǎn)等因素的復(fù)合作用下,會發(fā)生縱向和橫向振動。嚴(yán)重時,鉆桿柱的振動使得鉆機(jī)等配套設(shè)備受迫振動,影響鉆具及配套設(shè)備的壽命。

中心通纜鉆桿該技術(shù)是利用導(dǎo)向系統(tǒng)使近水平鉆孔軌跡按設(shè)計要求延伸鉆進(jìn)至預(yù)定目標(biāo)的一種鉆探方法,即有目的地將鉆孔軸線由彎變直或由直變彎。同時孔底導(dǎo)向裝置實(shí)時監(jiān)測鉆孔參數(shù),進(jìn)而確定孔底螺桿馬達(dá)的造斜方向。該技術(shù)的關(guān)鍵部位在于孔內(nèi)馬達(dá)驅(qū)動裝置和配套的測量技術(shù)。中心通纜鉆桿高壓水通過鉆桿輸送至孔內(nèi)馬達(dá),孔內(nèi)馬達(dá)內(nèi)部的轉(zhuǎn)子在高壓水的沖擊作用下轉(zhuǎn)動,通過前端軸承帶動鉆頭旋轉(zhuǎn),達(dá)到破煤的目的,在鉆進(jìn)過程中,鉆桿本身不轉(zhuǎn),只做鉆頭的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動,從而降低了鉆機(jī)的負(fù)荷。

孔內(nèi)馬達(dá)的彎接頭是一個關(guān)鍵部位,它和鉆桿之間有一定的夾角,由于彎接頭的作用,鉆孔的軌跡不再是傳統(tǒng)鉆機(jī)所形成的略帶拋物線的直線軌跡,而成為一條偏向彎接頭方向的空間曲線。配套的測量系統(tǒng)是深孔定向鉆進(jìn)按照預(yù)定的軌跡進(jìn)行鉆進(jìn)的關(guān)鍵部件,該測量系統(tǒng)在孔內(nèi)主要測量參數(shù)為方位角、傾角和彎接頭方向,根據(jù)測量出來的孔內(nèi)參數(shù)可用三角函數(shù)計算出每一個測量點(diǎn)的坐標(biāo),即可描繪出該空間曲線在水平和垂直平面上的投影圖,并與設(shè)計的軌跡進(jìn)行對比,根據(jù)偏差即使調(diào)整彎接頭方向,以及是鉆進(jìn)軌跡大限度的符合設(shè)計要求。

總之,進(jìn)水平千米定向鉆機(jī)在煤礦井下的使用,滿足了煤礦安全生產(chǎn)技術(shù)與裝備之急需,實(shí)現(xiàn)了井下瓦斯抽采鉆孔從“無控鉆進(jìn)”到“定向鉆進(jìn)”的跨越,在我國煤礦瓦斯抽采技術(shù)領(lǐng)域起到了引導(dǎo)和示范作用,尤其推動了我國煤炭行業(yè)瓦斯治理的技術(shù)進(jìn)步,完善了煤礦治理瓦斯的技術(shù)手段。千米定向鉆進(jìn)技術(shù)具有很大的技術(shù)優(yōu)勢和推廣應(yīng)用前景,可以為礦井的瓦斯等災(zāi)害治理提供根本的技術(shù)途徑。