针对现有煤矿井下随钻测量系统信号传输必须依赖通缆专用钻杆而不能采用常规钻杆的技术限制,提出泥浆脉冲无线传输技术,以钻杆柱内环空间为信号传输通道,通过对孔内轨迹参数测量、泥浆脉冲载波信号传输、间歇工作模式设计与控制、孔口信号接收与解调处理等关键技术研究,研制了基于泥浆脉冲的矿用无线随钻测量装置YHD3-1500,并在山西晋城寺河和成庄煤矿进行了试验。试验结果表明:泥浆脉冲无线随钻测量装置信号幅度大、传输距离远、工作时间长、工作稳定性强。装置使用过程中不受钻杆限制,不但可提高钻孔深度,又可实现钻孔轨

针对碎软煤层定向钻孔深度浅、施工效率低、钻孔事故频发等问题,开发了基于无线随钻测量系统的复合定向钻进技术。介绍了钻进装备系统的典型组成,分析了泥浆脉冲无线随钻测量系统工作原理与特点。实施了碎软煤层定向钻进试验,完成本煤层定向钻孔5个,最深孔深324 m。与常规滑动定向钻进技术相比,综合钻进效率提升50%以上,钻孔成孔率达到60%。表明该技术具有成孔率高,钻孔返渣效果好,综合钻进效率高等技术优势,可用于碎软煤层瓦斯抽采治理。

针对煤矿井下深孔钻进轨迹难以精准控制的问题,提出以定向钻进技术为理论基础,以三轴加速度计与三轴磁强计结合的传感结构为测量方式,在此基础上利用MEMS微硅加速度计和MEMS磁阻式磁强计进行系统设计,构成随钻测量系统,实现全空间姿态的高精度测量。并通过煤矿井下3个对穿孔的工业性试验对测量系统的工作性能进行了验证,试验结果表明,该系统所采集到的数据能够准确反映钻孔的真实轨迹,为煤矿井下深孔钻进轨迹控制提供了有力的装备保障。