3項科技成果覆蓋了西安研究院煤礦井下定向鉆進和煤礦水害防治兩大傳統優勢領域，彰顯了行業引領地位，而且在煤礦強礦壓災害防治這一新的領域也取得了新突破。

01 / 礦井大盤區瓦斯抽采定向

        鉆進技術與裝備  

基于采用超長（孔深≥2000m）順煤層定向鉆孔群實現礦井整個盤區瓦斯抽采一次性覆蓋的先進理念，在西安研究院原有煤礦井下大功率定向鉆進技術與裝備（最大孔深1881m）的研究基礎上，系統提升鉆機、鉆具、隨鉆測量系統、鉆進工藝等方面對施工井下超長定向鉆孔的能力和適應性。項目的成功實施標志著我國井下定向鉆進技術與裝備水平再上新臺階。

其主要創新成果包括：

• 研制了可實現回轉、滑動定向、復合傾角控制、復合側鉆分支以及正反扭轉等多種鉆進工藝的ZDY15000LD型定向鉆進裝備；

• 研制了Φ89mm高強度內外平大通孔定向鉆桿，顯著降低了鉆柱內沖洗液的沿程流動阻力，開發了無磁鋼鉆桿螺紋離子滲氮與摩擦焊接工藝，實現了Ф89mm無磁鋼鉆桿承載12000N·m不粘扣，抗扭超過36000N·m；

• 研制了適用于井下超長定向鉆孔施工的泥漿脈沖無線隨鉆測量系統，實現了隨鉆測量信號連續480小時的可靠傳輸；

• 開發了基于近水平超長鉆具正反扭轉鉆進技術、螺桿鉆具水力加壓鉆進技術、復合回轉傾角控制及側鉆分支技術的順煤層超長定向鉆孔成孔工藝。

02/ 西部礦區煤層采動頂板涌水

       動力學機制及水害防控關鍵技術 

主要針對我國西部煤礦區頂板涌水量預測精度不足、疏放水工程設計有待優化等問題，依托國家自然科學基金、陜西省自然科學基金等項目，深入開展采動頂板涌水機理、頂板疏放水安全殘余水頭等理論研究，并結合礦井涌水量預測、頂板水控制疏放等現場應用開展實證研究取得的研究成果，對推動我國西部煤礦區頂板水害防治技術的進步具有重要意義。

其主要創新成果包括：

• 揭示了煤層采動卸壓涌水過程的動力學機制，創建了鉆孔疏放水和采空區涌水動力系統模型，定量刻畫了鉆孔主動卸壓涌水隨時間的衰減過程，以及采空區被動卸壓涌水隨工作面推采的動態變化過程；

• 研發了采煤工作面涌水量多階動力學動態預測技術，包括工作面涌水量采前快速預測方法、采中動態校正方法，實現了工作面推采過程采空區峰值涌水量、動態穩定涌水量及發生位置的定量計算，預測精度顯著提高；

• 提出了基于多目標非線性模型的頂板水控制疏放技術，包括頂板最優安全殘余水頭優化模型，疏放水量和疏放時間優化計算方法，以及鉆場內鉆孔優化布孔模式和鉆場間距優化確定方法，節省了鉆探工程量，縮短了疏放水工期；

• 建立了“系統解析→動態預測→分區防控→控制疏放”的礦井水害綜合防控體系。

成果在寧夏紅柳煤礦、陜西錦界煤礦、哈拉溝煤礦等進行了應用。

03/ 煤礦井下堅硬頂板強礦壓災害

       定向長鉆孔分段水力壓裂超前

       防治技術及裝備

為緩解和控制煤礦綜采工作面強礦壓顯現難題，針對短鉆孔水力壓裂、井下爆破等傳統防治手段的不足，創新提出采用井下長鉆孔分段水力壓裂實現工作面強礦壓災害超前、精準、區域防治的新方法。

其主要創新成果包括：

• 首創了煤礦堅硬頂板定向長鉆孔裸眼分段水力壓裂技術，開展了頂板壓裂目標層優選、定向長鉆孔布置方式和壓裂參數的研究；

• 研發了煤礦井下水平定向長鉆孔的多點拖動式裸眼分段壓裂成套裝備，包括裸眼鉆孔密封、定壓壓裂、可控安全分離和裸眼鉆孔清洗等適用于堅硬頂板分段水力壓裂的關鍵裝置；

• 研發了煤層堅硬頂板分段水力壓裂效果立體綜合監測技術，實現了多方位監測壓裂裂縫在目標層中的展布方位和形態等特征。

項目成果在布爾臺、保德、榆家梁和石圪臺等特大型煤礦成功應用。