[发明专利]煤矿区地面孔与井下巷道内靶点精确导向对接装备及方法

摘要

本发明涉及一种煤矿区地面孔与井下巷道内靶点精确导向对接装备及方法，包括导向测量探管、通缆钢丝绳、绞车、信号电缆、孔口信号处理器、强磁短节、连接杆、旋转给进机构和导轨，导向对接时，将地面孔分为套管孔段、定向孔段、纠斜孔段和对接孔段，利用常规随钻测斜定向钻具组合进行定向孔段钻进，确保钻孔轨迹按设计延伸；然后利用导向对接装备测量出地面孔和煤矿井下巷道内靶点之间的相对位置参量，并对随钻测斜数据进行修正；再下入随钻测斜定向钻具组合进行纠斜钻进；最后采用泥浆复合钻进或空气反循环冲击钻进实现对接中靶，本发明可以用于煤矿区救援钻孔、电缆孔和通风孔等对接工程施工，具有定位误差小、中靶率高等优点。

主权项

一种煤矿区地面井与井下巷道内靶点精确导向对接方法，其特征在于包含如下步骤：步骤一：确定靶区范围，对井下巷道内靶点进行定位；步骤二：确定地面孔的开孔点、孔身结构和钻孔轨迹，所述地面孔分为套管孔段、定向孔段、纠斜孔段和对接孔段四部分；步骤三：开孔钻进并完成地面孔的套管孔段和定向孔段的施工；步骤四：导向对接装备安装，在定向孔段施工完成后，提出孔内钻具并安装导向对接装备，所述导向对接装备至少包含地面设备和地下设备，所述地面设备至少包含导向测量探管和孔口信号处理器，地下设备至少包含强磁短节、连接杆、旋转给进机构和导轨，所述导向测量探管内包含探测范围≥40m的交变磁场传感器，以检测所述强磁短节的交变磁场参数，所述导向测量探管内还包含加速度传感器和磁通门传感器，以检测导向测量探管的位置状态参数，所述导向测量探管连接至孔口信号处理器，从而将数据传递给孔口信号处理器并计算出地面孔和井下巷道内靶点之间的相对位置参量；所述强磁短节在旋转速度为200～400r/min时会产生磁场半径≥40m的动态磁场，所述连接杆的一端与强磁短节连接，另一端与旋转给进机构连接，所述旋转给进机构的旋转速度为200～400r/min，并可在高速旋转的同时在导轨上匀速运动，旋转速度和运动速度均可调；所述导轨平铺在井下巷道内平面上距靶点1～2m的空地处；步骤五：导向定位测量，将导向测量探管分别下入到距井下巷道内靶点40m、35m和30m处进行导向定位测量，并得到三个位置中导向测量探管的位置状态参数及其所在位置与靶点的相对位置参量和三维坐标值；步骤六：修正数据，根据三次导向定位测量结果对定向孔段获得的随钻测斜数据进行修正；步骤七：纠斜孔段钻进，根据修正后的数据进行纠斜孔段施工；步骤八：对接孔段钻进并对接中靶。