小直径旋转导向钻进系统的研制对煤矿井下定向钻进技术的发展具有革命性意义,有利于提高井眼轨迹控制质量、缩短钻孔施工周期。本文结合矿用小直径旋转导向钻具结构特点,对旋转导向钻进轨迹控制技术展开研究,为小直径旋转导向钻进系统应用于煤矿井下定向钻孔施工提供了技术支持。首先结合钻具结构特点建立起孔底钻具纵横梁弯曲模型和翼肋-孔壁接触模型。结果表明,可以通过减小翼肋至钻头的距离、降低钻速、减小钻压等方式提高钻具造斜能力,孔壁岩石普氏系数<0.4或弹性模量<0.5 GPa时,不宜进行全力造斜。其次基于最优工具面向角计算方法,从轨迹偏差计算、造斜曲率预测模型选择、轨迹修正原则、导向控制参数校核与修正四个方面进行改进,形成适用于旋转导向钻进轨迹控制的导向控制参数计算方法,可根据实钻过程中反馈参数计算出应采用的导向力和导向角。最后,通过室内实验表明,矿用小直径旋转导向钻具单个翼肋输出压力与设置值偏差<0.4MPa,导向合力偏差<0.2MPa,导向角偏差<0.3°,具有良好控制性能。现场应用试验证明,克里金造斜曲率预测模型预测结果误差平均0.02°/m。采用导向控制参数计算方法计算出的导向力和导向角符合轨迹控制理论分析,验证了该计算方法的工作可靠性。