煤矿井下定向钻孔轨迹设计.ppt

钻孔主设计方位角确定 钻孔主设计方位角根据矿区地质图与巷道走向等确定，便于左右偏差及垂深的计算，一般设定煤矿井下定向钻孔的主延伸方向为钻孔主设计方位角，从而确定钻孔轨迹的空间位置。 钻场设计坐标系的确定 在过开孔点的水平面内，以开孔点为原点，X轴正向指向钻孔主设计方位，顺时针旋转90°为Y轴正方向，Z轴正方向垂直指向上，即符合左手螺旋法则。 钻孔设计坐标系内，定向钻孔轴线上任一测点在Z轴上投影所得到的长度称为上下偏差，用“z”表示“+为上偏”“－”为下偏。定向钻孔轴线上任一测点向水平面上投影后再向Y轴投影所得到的长度称为左右偏差，用“y”表示，“+”为右偏，“－”为左偏。定向钻孔轴线上任一测点向水平面上投影后再向X轴上投影所得到的长度称为水平位移，用“x”表示。 定向孔方位角的设计 为了便于更好的指导定向钻进施工，一般钻孔轴线终孔方位角与钻孔主设计方位角一致，便于确定钻孔群中每个主孔钻孔轴线左右偏差。 图中：α0为真北方位角；α1开孔方位角；α2终孔方位角；α3主设计方位角；θ为方位角增量；L为左右偏差。 定向孔方位角的设计 （1） 煤矿开拓图上确定真北方位角α0，根据巷道走向及现场条件，确定设计主方位角α3。 （2） 根据煤矿要求及地质构造情况，在二维水平投影图上确定靶区及左右偏差L。 （3） 依据Ф73mm通缆钻杆抗全弯曲强度i<0.33°/m，确定分支点与稳斜点。为避免孔内事故，钻孔主孔轴线需尽可能平滑，避免急转弯曲线，造斜曲线段方位角弯曲强度iα一般选取0.083°/m（0.5°/6m）。 定向孔倾角设计 （1）工作面煤层顶底板标高已知 若矿方已在预定实施定向钻进的工作面开掘出运输顺槽和回风顺槽，根据运输顺槽和回风顺槽底板标高，和掘进巷道时地质构造情况，运用三角函数关系计算出各钻孔测点标高，依据各个测点的标高，推算出钻孔轨迹各孔段的倾角，完成定向钻孔轨迹剖面设计。 定向孔倾角设计 （2）工作面地质资料不充分 工作面没有开掘出运输顺槽和回风顺槽，工作面的煤层顶底板标高不清楚，特别是在地质构造变化较大的区段，按下述方法设计： ① 根据井田平面图上定向钻孔与煤层的等高线交点的标高，结合定向钻孔的方位角与煤层走向的关系，利用走剖夹角计算公式及真倾角和视倾角的转化关系，确定定向钻孔各个区段的倾角等。 定向孔倾角设计 ② 根据主孔设计轨迹，在适当孔段（隔50m-80m）设计探顶分支点，根据实钻施工过程中探测煤层顶板获得顶板标高资料确定煤层倾向相关参数，进而修订下一个定向钻孔的设计参数。 分支孔轨迹设计 根据煤矿瓦斯抽采区域与布孔形式，选择合适的分支孔类型， 根据分支孔施工方法分为“后退式”、“前进式”两种。当选用“后退式”的顺序施工多分支钻孔时，分支孔应从深往浅顺序设计；当选用“前进式”顺序施工多分支钻孔时，分支孔应从浅往深顺序设计。 定向钻孔口位置确定 在CAD图上确定钻场位置，确定钻孔口坐标点，将该点的大地坐标值（X,Y）作为钻孔原点 钻孔原点坐标 （9209 ， 4191613.4566 ） * 煤矿井下定向钻孔轨迹设计 中煤科工集团西安研究院钻探所 一、基本概念 二、定向钻孔类型 三、钻孔轴线及空间位置计算 四、定向钻孔轨迹设计的依据 五、定向钻孔轨迹设计方法与实例 定向钻孔轨迹设计 1、定向钻进 石油钻井中对定向钻进技术的定义为沿着预先设计的孔眼轴线钻达目的层的钻孔方法。地质钻探中对定向钻进技术的定义是指利用钻孔自然弯曲规律或采用人工造斜工具使钻孔按设计要求进行延伸钻到预定目标的一种钻进方法。 定义的内涵本质是定向钻进有预定的目标。根据设计要求，该目标可以是地下某一点，也可以是孔眼轴线或特定方向和角度，采用一些科学的人为可以控制的技术方法与机具有目的地将钻孔轴线由弯变直或由直变弯，使之钻进达到目标要求。 一、定向钻孔基本概念 2、定向钻孔（简称定向孔） 运用定向钻进方法控制钻孔轨迹沿着预先设计的倾角和方位（钻孔轴线）钻达预定目标的钻孔方法，称为定向钻孔。 3、倾角（α） 钻孔轨迹某点切线 与水平面之间的夹角。 一、定向钻孔基本概念 4、方位角（azimuth） 从钻孔上某一点的指北方向线算起，按顺时针方向至某目标点的方向线之间的水平夹角，称之为该目标点的方位角。 1）从真子午线算起的称之为“真方位角”，主要用于精密测量； 2）从磁子午线算起的称之为“磁方位角” ，主要用于航空、航海 ； 3）从坐标系中的纵线算起的称之为“坐标方位角” ，主要用于军事(炮兵)； 4）角度值介于0°～360°之间。 一、定向钻孔基本概念 5、磁偏角λ（Declinat