定向鉆進(jìn)是利用鉆孔自然彎曲規律或采用人工造斜工具使鉆孔按設計要求延伸鉆到預定目標的一種鉆進(jìn)方法。也可以解釋成為了鉆達到一個(gè)預定的地下目標，使井眼在特定方向偏斜的工藝和科學(xué)。定向鉆進(jìn)技術(shù)是目前世界上前端的鉆進(jìn)方法之一，它具有GDS導向系統，通過(guò)孔外計算機監測，可以按照預先設計的鉆進(jìn)軌跡鉆進(jìn)至指定位置。這對瓦S抽放、煤氣層開(kāi)發(fā)、緊急救援、探測排放采空區積水及地質(zhì)構造等，有著(zhù)無(wú)可比擬的優(yōu)越性。

通纜鉆桿與定向鉆機配套在鉆探工程中應用及其廣泛，如鉆孔糾斜；補取巖礦芯；繞過(guò)事故孔段或復雜孔段；避開(kāi)地面障礙；一孔多分支；勘探陡斜礦體；煤層瓦S抽放或煤層氣開(kāi)采；礦山豎井特定位置區域水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘查；開(kāi)挖鋪設地下管線(xiàn)等。但就煤礦而言，在瓦S防治與開(kāi)發(fā)領(lǐng)域的應用也是多方面的,如進(jìn)行區域性本煤層瓦S預抽放、掘進(jìn)預抽、抽放采空區瓦S、非開(kāi)采層瓦S預抽等,不但能大大減少瓦S防治與開(kāi)發(fā)的投資成本,還能提高抽放濃度,為瓦S的利用提供質(zhì)量保障。

通纜鉆桿又稱(chēng)做隨鉆測量鉆桿，主要用于搭配千米定向鉆機進(jìn)行深孔鉆進(jìn)。

通纜式鉆桿是孔底測斜單元與孔口測斜設備之間的信號傳輸裝置，是保證定向鉆進(jìn)順利實(shí)施的重要配套鉆具，主要應用于煤礦井下定向鉆進(jìn)、煤礦井下回轉鉆進(jìn)以及其他地質(zhì)受控定向鉆進(jìn)工況。

隨鉆測量系統的信號傳輸方式分為有線(xiàn)(電纜)和無(wú)線(xiàn)兩種。通纜式鉆桿作為有線(xiàn)(電纜)傳輸方式可直接向孔底傳感器供電，實(shí)現孔底與孔口設備之間的雙向通訊，實(shí)時(shí)性好、數據傳輸率高。同時(shí)通纜式鉆桿解決了以往產(chǎn)品電纜與鉆桿聯(lián)接以及電纜之間聯(lián)接的安裝問(wèn)題，能夠保證有線(xiàn)(電纜)隨鉆測量系統信號的傳輸。

1.通纜式鉆桿的主要功能

通纜式鉆桿是定向鉆進(jìn)裝備的重要組成部分，是定向鉆進(jìn)過(guò)程中受力復雜、工況惡劣的部件，其主要功能有:

1)鉆進(jìn)時(shí)傳遞鉆機施加給鉆頭的軸向壓力，承受孔底馬達的反扭矩;

2)起下鉆具時(shí)傳遞鉆機對鉆具施加的推拉力;

3)作為介質(zhì)通道，向孔底輸送沖洗液。

為了方便孔內事故的處理，通纜式鉆桿既可用來(lái)進(jìn)行定向鉆進(jìn)施工，也可進(jìn)行常規回轉鉆進(jìn)施工。因此，通纜式鉆桿還應滿(mǎn)足常規回轉鉆進(jìn)時(shí)向鉆頭施加扭矩的要求。

2.通纜式鉆桿的工作條件

通纜式鉆桿組成的鉆桿柱是一個(gè)彈性系統，在定向鉆進(jìn)過(guò)程中鉆桿所受載荷的大小和方向都在變化，通纜式鉆桿在三維空間中承受著(zhù)復雜交變的拉、壓、扭、彎曲、振動(dòng)等載荷，加上磨損腐蝕等作用，在經(jīng)過(guò)一段時(shí)效后很可能在應力集中部位斷裂。同時(shí)，伴隨著(zhù)地質(zhì)條件的變化以及卡鉆、埋鉆等事故的發(fā)生，鉆桿的受力情況將變得更為復雜。通纜式鉆桿的工作條件決定了通纜式鉆桿將是鉆進(jìn)過(guò)程中受力復雜、工況惡劣的部件。

鉆桿承受的基本載荷有:

1)拉力和壓力。鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆桿向鉆頭施加軸向壓力時(shí)鉆桿受壓，提鉆時(shí)鉆桿受拉。在處理孔內事故進(jìn)行起拔時(shí)，鉆桿會(huì )受到較大的拉力。

2)扭轉。由于鉆桿的主要功能之一就是承受或傳遞扭矩，因而使得鉆桿處于受扭狀態(tài)，產(chǎn)生扭應力。特別是在處理孔內事故時(shí)(通纜式鉆桿在處理孔內事故時(shí)可以回轉)，鉆桿突然停止回轉，此時(shí)鉆機等設備的回轉部分和鉆桿柱的回轉動(dòng)能使鉆桿受到扭轉沖擊，產(chǎn)生很大的扭應力。

3)彎曲。在常規鉆進(jìn)施工中，由于鉆桿在離心力以及軸向壓力作用下失穩，產(chǎn)生彎曲，鉆桿柱內部產(chǎn)生彎曲應力。在施工定向孔的過(guò)程中，需要不斷地調整鉆孔軌跡，會(huì )引起鉆桿在孔內的彎曲變形。彎曲的鉆桿柱進(jìn)行回轉時(shí)，鉆桿內產(chǎn)生的交變應力易引起鉆桿的疲勞破壞。

4)彈性振動(dòng)。鉆桿柱是一個(gè)彈性系統，在彎曲及扭轉等因素的復合作用下，會(huì )發(fā)生縱向和橫向振動(dòng)。嚴重時(shí)，鉆桿柱的振動(dòng)使得鉆機等配套設備受迫振動(dòng)，影響鉆具及配套設備的壽命。

1、常用規格型號:

Φ70mm*3m  Φ73mm*3m  Φ76mm*3m  Φ89mm*3m

2、工藝要求：

摩擦焊型、敦粗外加厚型（需要整體熱處理）

3、材質(zhì)壁厚：

通纜合金鉆桿材質(zhì)為26Crmo材質(zhì)

26CrMo作為鋼胚，可經(jīng)過(guò)調質(zhì)成石油管鋼級，S135 G105等，常用規格 60 73 88.9 101 127等規格。

不銑槽型壁厚為8mm   銑槽型壁厚為10mm4、鉆桿定尺長(cháng)度:1.5m、2m、3m，其中3m長(cháng)度的為常用;

鉆桿抗拉能力:800kN;

鉆桿抗扭能力:6500N·m;

絕緣電阻:>2MΩ;

通纜裝置電阻:<0.5Ω;

使用壽命:20000m或1年。

該技術(shù)是利用導向系統使近水平鉆孔軌跡按設計要求延伸鉆進(jìn)至預定目標的一種鉆探方法，即有目的地將鉆孔軸線(xiàn)由彎變直或由直變彎。同時(shí)孔底導向裝置實(shí)時(shí)監測鉆孔參數，進(jìn)而確定孔底螺桿馬達的造斜方向。該技術(shù)的關(guān)鍵部位在于孔內馬達驅動(dòng)裝置和配套的測量技術(shù)。首先高壓水通過(guò)鉆桿輸送至孔內馬達，孔內馬達內部的轉子在高壓水的沖擊作用下轉動(dòng)，通過(guò)前端軸承帶動(dòng)鉆頭旋轉，達到破煤的目的，在鉆進(jìn)過(guò)程中，鉆桿本身不轉，只做鉆頭的旋轉運動(dòng)，從而降低了鉆機的負荷?？變锐R達的彎接頭是一個(gè)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鉆機所形成的略帶拋物線(xiàn)的直線(xiàn)軌跡，而成為一條偏向彎接頭方向的空間曲線(xiàn)。配套的測量系統是保證深孔定向鉆進(jìn)按照預定的軌跡進(jìn)行鉆進(jìn)的關(guān)鍵部件，該測量系統在孔內主要測量參數為方位角、傾角和彎接頭方向，根據測量出來(lái)的孔內參數可用三角函數計算出每一個(gè)測量點(diǎn)的坐標，即可描繪出該空間曲線(xiàn)在水平和垂直平面上的投影圖，并與設計的軌跡進(jìn)行對比，根據偏差即使調整彎接頭方向，以及是鉆進(jìn)軌跡大限度的符合設計要求。

總之，進(jìn)水平千米定向鉆機在煤礦井下的使用，滿(mǎn)足了煤礦生產(chǎn)技術(shù)與裝備之急需，實(shí)現了井下瓦S抽采鉆孔從“無(wú)控鉆進(jìn)”到“定向鉆進(jìn)”的跨越，在我國煤礦瓦S抽采技術(shù)領(lǐng)域起到了引導和示范作用，尤其推動(dòng)了我國煤炭行業(yè)瓦S治理的技術(shù)進(jìn)步，完善了煤礦治理瓦S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)勢和推廣應用前景，可以為礦井的瓦S等災害治理提供根本的技術(shù)途徑。