In der geologischen Erkundung und beim untertägigen Bohren in Kohlebergwerken ist die präzise Messung und Steuerung der Bohrlochbahn stets die „Lebensader" für die Sicherheit und die Bohrlochqualität. Lange Zeit war die traditionelle Messmethode auf einen Bohrstop angewiesen, was nicht nur ineffizient war und zu stark verzögerten Daten führte, sondern aufgrund der schwachen Störfestigkeit und der langjährigen Importabhängigkeit der Kernausrüstung zu einem entscheidenden Engpass für die intelligente Aufrüstung der chinesischen Bohntechnik wurde.

Kürzlich wurde bei diesem „Engpass"-Problem ein bedeutender Durchbruch erzielt. Das von der Xi'an-Forschungsabteilung der China Coal Technology and Engineering Group (CCTEG) unabhängig entwickelte kleine Bohrlochvermessungsgerät mit einem Durchmesser von 18 mm für den Transport im Bohrgestänge wurde erstmals bei der Huaibei Mining Group eingeführt und verbreitet. Die Leistungskennzahlen des Geräts erreichen oder übertreffen das Niveau vergleichbarer internationaler Produkte und schließen damit die Lücke bei inländischen Messgeräten für die Bohrlochvermessung während des Bohrens mit kleinem Durchmesser im Bohrgestänge.

Präzise Messung und Steuerung: Das „Drei-Nicht"-Prinzip verändert die Regeln des untertägigen Bohrens

Die Messung und Steuerung der Bohrlochbahn ist ein entscheidender Schritt bei Projekten wie der Gasbekämpfung in Kohlebergwerken, der Wassererkundung und -ableitung sowie der geologischen Erkundung. Eine Abweichung der Bohrlochbahn kann im schlimmsten Fall zum Verlust des Bohrlochs oder sogar zu schweren Sicherheitsunfällen wie Wassereinbrüchen oder Gasausbrüchen führen. Die traditionellen Messmethoden haben jedoch drei wesentliche „angeborene Mängel":

Geringe Effizienz: Die Messung erfordert einen Bohrstop, und das Gestänge muss aus- und eingebaut werden, was viel Zeit in Anspruch nimmt.

Datenverzögerung: Echtzeitinformationen über die Bohrlochbahn sind nicht verfügbar, Entscheidungen unter Tage sind immer „einen Schritt zu spät".

Importabhängigkeit: Die Kernausrüstung ist seit langem von ausländischen Lieferanten abhängig, was nicht nur hohe Kosten, sondern auch Risiken in der Lieferkette mit sich bringt.

Das von der Xi'an-Forschungsabteilung der CCTEG vorgestellte Neigungsmessgerät für den Transport im Bohrgestänge bietet eine völlig neue Lösung nach dem Prinzip „kein Ausbau, keine Verkabelung, keine Spezialanfertigung".

Kern des Designs: Das Gerät verwendet ein integriertes Transportsystem im Bohrgestänge, das eine hochpräzise Trägheitsmesseinheit, ein miniaturisiertes Sensormodul und eine Echtzeit-3D-Bahnrekonstruktionstechnologie integriert und direkt im Bohrgestänge transportiert werden kann. Mit anderen Worten: Das Messgerät wird „mit dem Bohrgestänge mitgeführt", ohne dass ein zusätzlicher Kanal benötigt wird oder der Bohrvorgang für die Messung unterbrochen werden muss.

Drei Kernvorteile:

Kein Bohrstop: Die Messung kann ohne Ausbau des Gestänges durchgeführt werden, wodurch häufige Aus- und Einbauarbeiten für das Personal vor Ort vermieden werden und eine Zeitersparnis von über 95 % erzielt wird.

Echtzeit-3D-Bahnvisualisierung: Unterstützt intelligente Abweichungswarnungen, sodass das Bedienpersonal unter Tage den Bohrlochverlauf in Echtzeit verfolgen kann.

Beständig gegen raue Bedingungen: Keine zusätzliche Verkabelung oder spezielle unmagnetische Bohrgestänge erforderlich, zuverlässig und stabil auch in komplexen untertägigen Umgebungen.

Schließung einer Lücke in China: Vom „Hinterherlaufen" zum „Gleichziehen"

Im Bereich der Bohntechnik war die Messung während des Bohrens (MWD) stets ein Schwerpunkt des internationalen Wettbewerbs um High-End-Ausrüstung. Messgeräte für die Bohrlochbahn mit kleinem Durchmesser, die im Bohrgestänge transportiert werden, waren lange Zeit von wenigen ausländischen Herstellern monopolisiert. Das von der Xi'an-Forschungsabteilung der CCTEG vorgestellte Neigungsmessgerät für den Transport im Bohrgestänge mit einem Durchmesser von 18 mm erreicht oder übertrifft in allen Leistungskennzahlen das Niveau vergleichbarer internationaler Produkte.

Der technische Anspruch hinter dem „kleinen Durchmesser": Ein Durchmesser von 18 mm bedeutet, dass das Gerät bei drastisch reduzierter physischer Größe gleichzeitig eine hochpräzise Trägheitsmessung und Echtzeit-Datenübertragung gewährleisten muss. Dahinter steht die Systemintegration von miniaturisierten Sensormodulen, hochpräzisen Trägheitsmesseinheiten und Echtzeit-3D-Bahnrekonstruktionstechnologie – jeder dieser Punkte ist ein Durchbruch in der Kernhardware.

Beschleunigte Einführung in allen Kohlearten und Regionen

Derzeit hat das Gerät bereits Feldversuche und Demonstrationsanwendungen in mehreren wichtigen Bergbauregionen des Landes durchlaufen:

Eingesetzte Unternehmen: Huaibei Mining Group, China Energy Investment Corporation (CHN Energy), Jinneng Holding Group und andere große Energieunternehmen

Abgedeckte Regionen: Mehrere Kohle- und Nicht-Kohlebergwerke in Huaibei, Henan, Xinjiang, Shanxi, Innere Mongolei, Nordostchina und anderen Gebieten

Anwendungsszenarien: Bohrlochbahnvermessung für verschiedene Bohrlöcher wie Gasabsaugbohrlöcher, Wassererkundungs- und -ableitungsbohrlöcher sowie geologische Erkundungsbohrlöcher

Von Huaibei bis Xinjiang, von Kohlebergwerken bis zu Nicht-Kohlebergwerken – die umfassende Validierung des Geräts in verschiedenen Szenarien beweist seine technische Reife und breite Branchenanpassungsfähigkeit.

Ein „Auge" für sicheres und effizientes Kohlebergwerk

Die erfolgreiche Entwicklung dieses Neigungsmessgeräts für den Transport im Bohrgestänge wird als „bedeutender technologischer Fortschritt im Bereich der untertägigen Bohrlochvermessung in Kohlebergwerken" bewertet. Seine weitreichenden Auswirkungen zeigen sich auf drei Ebenen:

Erstens, der Sicherheitswert: Abweichungen der Bohrlochbahn sind eine wichtige Quelle verdeckter Gefahrenfaktoren in Kohlebergwerken. Eine präzise Echtzeitmessung und -steuerung ist gleichbedeutend mit einem „Navigationssystem" für jedes Bohrloch – sie verhindert von vornherein „Blindbohrungen" und „Leerbohrungen" und liefert präzise Datengrundlagen für die Gasbekämpfung und die Wasserbekämpfung in Kohlebergwerken.

Zweitens, der Effizienzwert: Eine Zeitersparnis von über 95 % bei der Messung bedeutet, dass im gleichen Zeitraum mehr Bohrarbeiten durchgeführt werden können oder die eingesparte Zeit für detailliertere geologische Analysen genutzt werden kann – ein entscheidender Schritt von der „groben Bohrausführung" zur „präzisen Arbeit".

Drittens, der strategische Wert: Die Schließung der Lücke bei inländischen Messgeräten für die Bohrlochvermessung während des Bohrens mit kleinem Durchmesser im Bohrgestänge bedeutet einen Sprung von der „Importabhängigkeit" zur „eigenständigen Kontrolle" im Bereich der Kernausrüstung für die Bohntechnik in China. Mit der weiteren Verbreitung des Geräts in mehreren Bergbauregionen beschleunigt sich die umfassende Aufrüstung der chinesischen Kohlebergbau-Bohrtechnik in Richtung hoher Präzision, hoher Effizienz und hoher Zuverlässigkeit.