我国煤矿井下水平定向钻进技术的发展和应用现状是怎样的

我国煤矿井下水平定向钻进技术研究始于20世纪90年代初。1993年煤炭科学研究总院西安院在大同矿务局四台矿施工地质异常体的近水平勘探钻孔，采用稳定组合钻具为主，局部孔段使用国产的孔底马达纠斜钻进的方法，孔深达到302.5m。由于受当时国内孔底马达、测斜仪器等制造技术落后的限制，西安院当时放弃了孔底马达定向钻进的技术途径，在接下来的10余年时间里，倡导并积极推进以稳定组合钻具为主要手段的煤矿井下近水平定向钻进技术，并取得了很好的效果，分别于1999年、2000年和2002年完成603m、721m和865m的煤矿井下近水平定向钻孔，创造了当时国内煤矿井下定向钻孔施工深度的最高纪录。这一期间，鉴于国外采用孔底马达进行定向钻孔施工的成功案例，国内一些煤矿企业也先后从美国、澳大利亚等国进口了数台千米定向钻机，但由于这些钻机大部分不适应我国煤矿的复杂地质条件，成孔率非常低，且经常发生掉钻、卡钻等孔内事故，所以应用效果并不理想。2003年山西亚美大宁能源公司引进澳大利亚的VLD深孔钻机完成1002m的瓦斯抽采定向钻孔后，国内一些类似煤层条件的矿井也相继引进VLD钻机进行瓦斯抽采定向钻孔施工，并取得成功应用，如晋城寺河矿2006年完成主孔深度1005m的瓦斯抽采孔，宁煤集团在白箕沟矿采用同一机型完成了一个1023m的半煤半岩瓦斯抽采孔。虽然部分煤矿企业通过引进国外技术和装备在煤矿井下随钻测量定向钻孔施工方面取得了成功应用，但是由于进口设备价格昂贵、服务滞后，在后期使用过程中，设备故障、配件供应等原因往往给生产带来很大的麻烦，加之进口钻机的配套钻具和工艺很大程度上不适合我国煤矿的地质条件，还经常出现断钻杆、掉钻具等孔内事故，严重影响生产进度和施工安全。从2005年起，煤炭科学研究总院西安院对孔底马达定向钻进技术与配套机具进行研究开发，成功研制了适合我国矿井地质条件的千米履带定向钻机、高强度大通孔通缆钻杆、新型随钻测量系统，并开发了孔底马达定向钻进工艺技术。该套装备及技术自2008年试验成功以来，先后在彬长大佛寺矿、长武亭南矿、晋城寺河矿进行了现场应用。应用效果表明:钻机移动便捷、故障率降低60%，钻进效率提高2～3倍，瓦斯抽采效率提高60%以上，试验期间完成的钻孔最大孔深达到了1046m。截至2011年8月该套装备和技术已在我国神华宁煤汝箕沟矿、神华神东保德矿、神华宁东红柳矿、神华乌海能源公司平沟矿、内蒙古太西煤业松树滩煤矿、山西焦煤杜儿坪矿、山西阳煤集团新景煤矿、山西阳煤集团二矿、山西晋城煤业集团寺河、陕西长武亭南、陕西黄陵煤业股份有限公司、陕西铜川陈家山煤矿、山西沁河能源端氏煤矿、焦煤集团赵固一矿、焦煤集团九里山煤矿、淮北煤业朱仙庄煤矿及淮北煤业集团杨柳煤矿等30个矿井进行推广应用，施工最大主孔孔深1212m，最大分支孔孔深915m，累计施工钻孔深度数百万延米。不但为煤矿企业的安全生产提供了保障，同时也提高了矿井瓦斯抽采利用率，为煤矿企业带来可观的经济效益。

我国虽然在煤矿井下随钻测量系统配套和定向钻进技术方面取得了重大突破，但是，由于整个工艺流程还处在不断地摸索和总结阶段，从煤矿井下定向钻进技术的总体发展来讲，我国煤矿井下随钻测量系统的发展刚刚处于起步阶段，在硬件和软件方面还有待进一步完善。