煤矿坑道定向钻进随钻测量系统数据采集故障原因分析及处理措施

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1、第３０卷第１３期甘肃科技Ｖｏｌ３０Ｎｏ１３２０１４年７月ＧａｎｓｕＳｃｉｅｎｃｅａｎｄＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙＪｕｌ２０１４煤矿坑道定向钻进随钻测量系统数据采集故障原因分析及处理措施董昌乐（中煤科工集团西安研究院有限公司，陕西西安７１００７７）摘要：煤矿坑道定向钻进技术已被广泛应用到瓦斯抽采（放）孔、疏放水钻孔及底板超前注浆钻孔施工，施工效果较传统常规钻进技术显著提高。但是，定向钻进随钻测量时会出现数据采集故障，为了解决这一问题，归纳出４种常见数据采集故障表现形式：无电压、有电压无数据、数据时有时无、电

2、压衰减过快，并从定向钻进随钻测量系统构成出发，结合现场服务经验，分析了不同表现形式下数据采集故障的原因，总结出相应的处理措施。可指导现场施工人员及时、正确处理故障，缩短钻探施工的等停时间，更好地发挥定向钻进技术优势。关键词：定向钻进；随钻测量；数据采集故障；处理措施中图分类号：ＴＤ４１定向钻进起源于石油钻井，随着钻探技术的不数目，减少钻场搬迁带来的工期和工人劳动强度。断深入，受控定向钻进技术从石油行业逐渐延伸到然而，在定向钻进技术推广过程中，出现过定向［１］煤炭、地质等领域。自１９９７年，松藻矿务局首次钻

3、进测量系统无法采集数据现象，这不仅制约着定从美国引进朗爱道公司制造的ＬＨＤ－７５型１０００ｍ向钻进的顺利施工，还增加了频繁起、下钻带来的超定向钻设备，用于沿煤层水平抽采孔钻进施工，到我高劳动强度以及处理数据采集故障时发生孔内事故国自主研究开发并研制成功适合我国矿井地质条件的风险。为了能够充分发挥定向钻进技术的优势，的千米定向钻进装备、测量系统及配套钻进技术至对定向钻进测量系统无法采集数据现象进行分析，今，随钻测量定向钻进技术在国内煤矿井下瓦斯抽查找原因并给出相应处理措施是十分必要的。［２］采钻孔施工领域得

4、到迅速推广，形成了顶板定向长钻孔代替高抽巷、松软煤层梳状钻孔、集束型定向１煤矿坑道定向钻进随钻测量系统钻孔瓦斯抽采、上下联合抽采等多种瓦斯抽采钻孔随钻测量定向钻进配套装备由定向钻机、泥浆施工技术和工艺方法，并开始应用于地质构造探测泵、孔底马达、下无磁钻杆、测量探管、上无磁钻杆、［３－５］和探访水等多种目的和领域。２０１１年，中煤科中心通缆钻杆、送水器（通缆式）、通信电缆、孔口工集团西安研究院利用定向钻进技术申请了底板超计算机等组成，随钻测量系统为ＹＨＤ１－１０００（Ａ）［６］［１０］前注浆加固钻孔施工发明

5、专利，并在河南煤化集数据采集控制程序。其系统连接如图１所示。团焦作有限公司赵固一矿进行了现场试验，取得显［７］著效果。将定向钻进技术应用到煤层底板超前注浆钻孔施工中，与传统常规注浆钻孔相比，具有以下优点：１）实现区域煤层底板超前治理；２）增加钻孔钻遇含水层的有效孔段；３）对煤层底板地质构造进行超前探测；４）准确计算出水点坐标位置；５）提图１煤矿坑道定向钻进随钻测量系统高了钻孔钻遇裂隙的几率，为后续钻孔注浆堵水提测量数据时，施钻人员通过防爆计算机（或孔［８，９］供有力的技术条件。口监视器）输入“测量”指令，

6、数据采集控制程序将定向钻进技术的应用，使得钻孔轨迹得以控制，该指令编码，传输至测量探管，测量探管工作，测量在极大延伸钻孔深度的基础上，提高了有效钻孔长钻孔倾角、方位、工具面向角等相关参数，并即时将度（目的层位的钻孔长度）；同时，利用该技术施工这些参数编码反馈至数据采集控制程序，解码后以的分支孔，可提高钻孔的覆盖面积，不仅能够大幅度数据或曲线的形式显示相关钻孔参数、轨迹，使得施提高瓦斯抽放（疏放水）效率，还可以显著降低钻场钻人员随时了解钻孔施工情况，及时调整工具面方第１３期董昌乐：煤矿坑道定向钻进随钻测量系

7、统数据采集故障原因分析及处理措施６１向和工艺参数，确保钻孔尽可能地按照设计的轨迹定，并根据电压值采取相应措施。延伸。１）若电压稳定且远高于２．６Ｖ，首先检查数据采煤矿坑道定向钻进随钻测量系统的数据采集控集线夹子、通缆钻杆端口处是否严重锈蚀，再检查数制程序在解码测量探管传输的电信号时存在“门槛据采集线连接是否牢固可靠；电压”，即当电压小于该“门槛电压”时，程序无法解２）若电压稳定在２．６Ｖ左右，即“驱动电压”与码，则测量失败。根据图１，可以将通缆钻杆末端电“门槛电压”相近，则此现象为正常现象；压认为是数据采

8、集控制程序的“驱动电压”，即当３）若电压不稳定，且跳动幅度较大，但即将钻“驱动电压”大于“门槛电压”时，数据采集控制程序至设计孔深，可通过控水、提放及回转钻杆的方法尝可以正常工作，反之则不工作。正常情况下，定向钻试完成钻孔；若电压在２．６Ｖ左右，但钻孔深度离设进时“驱动电压”（通缆钻杆末端电压）随着钻孔深计孔深较大则应及时提钻且逐根检测通缆钻具。度的增加而减小。２．３通缆钻杆末端无电压根据现场施工经验，通缆钻杆带水时电压压降出