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中心通缆钻杆该技术是利用导向系统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。同时孔底导向装置实时监测钻孔参数,进而确定孔底螺杆马达的造斜方向。该技术的关键部位在于孔内马达驱动装置和配套的测量技术。中心通缆钻杆高压水通过钻杆输送至孔内马达,孔内马达内部的转子在高压水的冲击作用下转动,通过前端轴承带动钻头旋转,达到破煤的目的,在钻进过程中,钻杆本身不转,只做钻头的旋转运动,从而降低了钻机的负荷。
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钻杆承受的基本载荷有:
1)拉力和压力。钻进过程中,钻杆向钻头施加轴向压力时钻杆受压,提钻时钻杆受拉。在处理孔内事故进行起拔时,钻杆会受到较大的拉力。
2)扭转。由于钻杆的主要功能就是承受或传递扭矩,因而使得钻杆处于受扭状态,产生扭应力。特别是在处理孔内事故时(中心通缆式钻杆在处理孔内事故时可以回转),钻杆突然停止回转,此时钻机等设备的回转部分和钻杆柱的回转动能使钻杆受到扭转冲击,产生很大的扭应力。
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孔内马达的弯接头是一个关键部位,它和钻杆之间有一定的夹角,由于弯接头的作用,钻孔的轨迹不再是传统钻机所形成的略带抛物线的直线轨迹,而成为一条偏向弯接头方向的空间曲线。配套的测量系统是深孔定向钻进按照预定的轨迹进行钻进的关键部件,该测量系统在孔内主要测量参数为方位角、倾角和弯接头方向,根据测量出来的孔内参数可用三角函数计算出每一个测量点的坐标,即可描绘出该空间曲线在水平和垂直平面上的投影图,并与设计的轨迹进行对比,根据偏差即使调整弯接头方向,以及是钻进轨迹大限度的符合设计要求。
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总之,进水平千米定向钻机在煤矿井下的使用,满足了煤矿安全生产技术与装备之急需,实现了井下瓦斯抽采钻孔从“无控钻进”到“定向钻进”的跨越,在我国煤矿瓦斯抽采技术领域起到了引导和示范作用,尤其推动了我国煤炭行业瓦斯治理的技术进步,完善了煤矿治理瓦斯的技术手段。千米定向钻进技术具有很大的技术优势和推广应用前景,可以为矿井的瓦斯等灾害治理提供根本的技术途径。

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