针对煤矿井下硬岩定向钻进存在的钻进效率低、深孔钻进易产生托压、孔内钻具易损坏等问题,在分析问题原因的基础上,通过集成及创新,开发了煤矿井下硬岩定向钻进技术与装备。研究形成大功率螺杆钻具钻进技术、级差式定向钻头防卡技术、振动减阻技术、水力加压技术、轨迹控制技术和硬岩开分支技术,选配了定向钻机、泥浆泵车、大功率螺杆钻具,研制了级差式定向钻头、水力振荡器和水力加压器。在淮南张集煤矿开展了现场试验及工程应用,在平均坚固性系数为7.6的灰岩中,试验钻孔进尺2 397.6 m,工程应用钻孔进尺5 480 m,平均钻进效率可达21 m/小班;水力振荡器平均钻压降低了33%,钻效提高126%;水力加压器钻压降低了23.8%,钻效提高了137%。

1 硬岩定向钻进技术难题

    1.1 钻进效率低

    1.2 深孔钻进产生托压

    1.3 孔内钻具易损坏

2 硬岩定向钻进技术

3 硬岩定向钻进装备

4 硬岩定向钻进工艺方法

5 现场试验及应用

    5.1 矿井基本情况和钻进层位

    5.2 试验及应用情况

6 结语