中心通纜鉆桿與定向鉆機(jī)配套在鉆探工程中應(yīng)用及其廣泛,如鉆孔糾斜;補(bǔ)取巖礦芯;繞過事故孔段或復(fù)雜孔段;避開地面障礙;一孔多分支;勘探陡斜礦體;煤層瓦斯抽放或煤層氣開采;礦山豎井特定位置區(qū)域水文地質(zhì)與工程地質(zhì)勘查;開挖鋪設(shè)地下管線等。但就煤礦而言,在瓦斯防治與開發(fā)領(lǐng)域的應(yīng)用也是多方面的,如進(jìn)行區(qū)域性本煤層瓦斯預(yù)抽放、掘進(jìn)預(yù)抽、抽放采空區(qū)瓦斯、非開采層瓦斯預(yù)抽等,不但能減少瓦斯防治與開發(fā)的投資成本,還能提高抽放濃度,為瓦斯的利用提供質(zhì)量保障。

1.中心通纜式鉆桿的主要功能
中心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)過程中受力復(fù)雜、工況惡劣的部件,其主要功能有:
1)鉆進(jìn)時傳遞鉆機(jī)施加給鉆頭的軸向壓力,承受孔底馬達(dá)的反扭矩;
2)起下鉆具時傳遞鉆機(jī)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(nèi)事故的處理,中心通纜式鉆桿既可用來進(jìn)行定向鉆進(jìn)施工,也可進(jìn)行常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)施工。因此,中心通纜式鉆桿還應(yīng)滿足常規(guī)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)時向鉆頭施加扭矩的要求。

孔內(nèi)馬達(dá)的彎接頭是一個關(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(tǒng)鉆機(jī)所形成的略帶拋物線的直線軌跡,而成為一條偏向彎接頭方向的空間曲線。配套的測量系統(tǒng)是深孔定向鉆進(jìn)按照預(yù)定的軌跡進(jìn)行鉆進(jìn)的關(guān)鍵部件,該測量系統(tǒng)在孔內(nèi)主要測量參數(shù)為方位角、傾角和彎接頭方向,根據(jù)測量出來的孔內(nèi)參數(shù)可用三角函數(shù)計算出每一個測量點的坐標(biāo),即可描繪出該空間曲線在水平和垂直平面上的投影圖,并與設(shè)計的軌跡進(jìn)行對比,根據(jù)偏差即使調(diào)整彎接頭方向,以及是鉆進(jìn)軌跡大限度的符合設(shè)計要求。

中心通纜式鉆桿的工作條件
中心通纜式鉆桿組成的鉆桿柱是一個彈性系統(tǒng),在定向鉆進(jìn)過程中鉆桿所受載荷的大小和方向變化,中心通纜式鉆桿在三維空間中承受著復(fù)雜交變的拉、壓、扭、彎曲、振動等載荷,加上磨損腐蝕等作用,在經(jīng)過一段時效后很可能在應(yīng)力集中部位斷裂。同時,伴隨著地質(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(fù)雜。中心通纜式鉆桿的工作條件決定了中心通纜式鉆桿將是鉆進(jìn)過程中受力復(fù)雜、工況惡劣的部件。