随着定向钻进技术的迅猛发展,随钻测量技术以其独特的技术优势,不但在石油钻井和非开挖领域得到了大力推广和应用,近年来也逐步推广到煤矿安全领域,在煤矿区地面和井下煤层气(瓦斯)抽采钻孔施工中起到越来越重要的作用。本文以国家发改委重大产业技术开发专项“井下水平定向孔钻机研制及配套工艺开发”项目为依托,以开发我国矿用随钻测量定向钻进系统为目标,结合井下近水平孔定向孔施工的特点,主要针对钻孔轨迹描述、随钻测量方法、信号传输技术、钻孔轨迹数据处理方法进行了研究。主要研究内容包括以下几个方面:1.本文结合煤矿井下定向钻孔施工的特点,系统地提出了表征井下水平定向钻孔轨迹空间位置的相关参数及其形状的描述方法;通过对地面五种钻孔轨迹坐标计算方法的转换、优选,并成功应用于煤矿井下近水平定向钻孔轨迹的计算,对今后进行井下定向钻孔设计和轨迹描述奠定了基础。2.结合现场需求,从钻进工艺的角度出发,提出了随钻测量系统软件的设计思想和工作流程,提出分别采用钻孔轨迹三要素和煤层项、底板标高进行钻孔轨迹设计,并建立了相应的数学模型,实现了钻进过程中同时显示设计轨迹和实测轨迹,为随时掌握钻孔的相对位置提供了方便。3.在现场需求分析的基础上,提出了三种钻孔轨迹数据处理的新方法。基于Excel平台,建立了钻孔轨迹参数计算和轨迹图绘制程序,不但可进行轨迹参数计算,还可进行二维图形显示;借助Auto CAD VBA二次开发平台开发了“Excel-CAD钻孔轨迹图绘制(VBA)程序”,为实测轨迹与设计轨迹的合成提供了方便;采用VC++6.0基于工程的概念,开发了钻孔轨迹设计与分析软件,实现了钻孔轨迹的二维和三维显示。4.结合现场工业性试验,应用三种钻孔轨迹数据处理方法对宁煤汝箕沟矿534工作面2~#钻场定向钻孔群的随钻测量数据进行了处理和轨迹图显示,其综合处理结果为钻孔轨迹控制起到了很好的指导作用,同时为今后进行定向钻孔的可视化设计、信息化施工、多图件链接创造了条件。