MT/T 1282-2025 煤矿工程孔定向钻进设计与施工

　　煤矿工程孔定向钻进设计与施工

Design and construction of the directional drilling of borehole

for mine engineering

2025‑06‑30 发布2025‑12‑30 实施

中华人民共和国煤炭行业标准

国家能源局　　发 布

MT/T 1282—2025

前言……………………………………………………………………………………………………………Ⅲ

1 范围…………………………………………………………………………………………………………1

2 规范性引用文件……………………………………………………………………………………………1

3 术语和定义…………………………………………………………………………………………………1

4 符号…………………………………………………………………………………………………………2

5 定向钻进条件与定向孔类型………………………………………………………………………………3

6 要求…………………………………………………………………………………………………………4

7 定向孔轨迹设计……………………………………………………………………………………………5

8 定向钻进设计………………………………………………………………………………………………7

9 定向钻进施工………………………………………………………………………………………………8

10 检测………………………………………………………………………………………………………11

附录A(资料性) 二维典型轨迹设计………………………………………………………………………12

附录B(资料性) 定向轨迹设计输出格式…………………………………………………………………16

附录C(资料性) 定向钻进设计计算方法…………………………………………………………………17

附录D(资料性) 定向钻进设计数据格式…………………………………………………………………20

参考文献………………………………………………………………………………………………………21

目 次

Ⅰ

MT/T 1282—2025

前言

本文件按照GB/T 1.1—2020《标准化工作导则　第1 部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定

起草。

请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。

本文件由中国煤炭工业协会提出。

本文件由煤炭行业煤矿专用设备标准化技术委员会归口。

本文件起草单位：北京中煤矿山工程有限公司、唐山开滦建设(集团)有限责任公司、枣庄矿业集团

中兴建安工程有限公司、淮北矿业(集团)有限责任公司、三河市震越测井陀螺仪器配件有限公司、徐州

中地物探新技术开发有限公司、中煤科工集团西安研究院有限公司、矿山深井建设技术国家工程研究

中心。

本文件主要起草人：韩圣铭、刘志强、刘敏、左永江、刘书杰、薄志丰、孙玉超、卢相忠、周卫金、邱显水、

郭垒、杨道召、肖炜、王利宏、赵玉明、袁东锋、邓昀、王志晓、王帆、石智军。

Ⅲ

MT/T 1282—2025

煤矿工程孔定向钻进设计与施工

1 范围

本文件规定了煤矿工程孔定向钻进的符号、定向钻进条件与定向孔类型、要求、定向孔轨迹设计、定

向钻进设计、定向钻进施工及检测。

本文件适用于煤矿注浆、冻结、瓦斯抽排等工程中从地面开孔的工程孔定向钻进设计与施工。

2 规范性引用文件

下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文件，仅

该日期对应的版本适用于本文件;不注日期的引用文件，其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。

GB/T 50511—2022　煤矿井巷工程施工规范

MT/T 1054—2008　矿用钻孔陀螺测斜仪

3 术语和定义

下列术语和定义适用于本文件。

3.1

顶角 inclination

斜度

钻孔轴线上某点沿轴线延伸方向的切线与该点重力线之间的夹角。

3.2

靶域 target area

钻孔某一深度水平，钻孔设计轨迹的落点范围。

[来源：MT/T 1150—2011，3.2]

3.3

偏距 closure distance

水平位移

闭合距

为测点到孔口所在铅垂线的距离。

3.4

工具面方位角 toolface azimuth

钻孔的偏斜方位角加上高边工具面角所得的角度。

3.5

狗腿角 dog‑leg angle

一个孔段起始点沿钻孔轴线延伸方向切线与终止点沿钻孔轴线延伸方向切线之间的夹角。

3.6

造斜率 build‑up rate

造斜工具的造斜能力。

1

MT/T 1282—2025

注： 即造斜时单位长度产生狗腿角的大小。

4 符号

下列符号适用于本文件(见表1 和表2)。

表1　常用参数、符号与单位

符号

L

θ

α

N

E

H

S

P

ΔL

Δθ

Δα

ΔH

ΔS

ΔLw

α0

K

R

Re

He

Se

θ1

θ2

α1

α2

Kc

γ

ω

φ

φn

φs

名称

孔深

顶角

方位角

N 坐标(北方向坐标)

E 坐标(东方向坐标)

垂深

水平投影长度

偏距

孔深增量

顶角增量

方位角增量

垂深增量

水平投影长度增量

稳斜段长

设计初始方位角

孔眼曲率

曲率半径

曲率半径中间变量

垂深中间变量

水平投影长度中间变量

当前顶角(定向前)

目标顶角(定向后)

当前方位角(定向前)

目标方位角(定向后)

造斜率

狗腿角

工具面角(重力工具面角)

工具面方位角

反扭矩角

实际操作时工具面方位角

单位

m

(°)

(°)

m

m

m

m

m

m

(°)

(°)

m

m

m

(°)

(°)/30 m

m

m

m

m

(°)

(°)

(°)

(°)

(°)/30 m

(°)

(°)

(°)

(°)

(°)

2

MT/T 1282—2025

表2　下标说明

符号

O

a

b

c

t

f

i

名称

坐标原点

造斜点

第一圆弧段终点

第二圆弧段始点

靶点

轨迹终点

变量，表示分点编号

5 定向钻进条件与定向孔类型

5.1 定向钻进条件

下列情况需要进行定向钻进：

a) 增斜段造斜;

b) 降斜段造斜;

c) 垂直孔段偏斜超出要求且无法通过常规钻具组合纠偏;

d) 稳斜段利用常规钻具组合未达到稳斜效果;

e) 钻孔轨迹偏离设计所允许的范围;

f) 钻进分支钻孔;

g) 需要改变钻孔轨迹的其他工程孔。

5.2 定向孔类型

5.2.1 按钻孔用途可分为：

a) 冻结孔;

b) 注浆孔;

c) 瓦斯抽排孔;

d) 抢险救灾孔;

e) 其他功能的定向孔。

5.2.2 按钻孔轨迹形状可分为：

a) 纠偏型;

b) S 型;

c) 分支型;

d) L 型;

e) 其他类型。

a)、b)、c)、d)型孔轨迹形状示意见图1。

3

MT/T 1282—2025

aU 3 bU S cU dU L

图1　定向孔轨迹形状类型示意图

6 要求

6.1 地质条件

冲积层和岩层中可采用定向钻进，但定向钻进段宜位于稳定的岩层(土层)，不宜在软硬交互岩层、较

软弱冲积层段(淤泥质地层、流砂层或其他易塌孔的地层)或基岩中的破碎带中进行定向钻进。

6.2 设计

6.2.1 钻孔偏斜

6.2.1.1 定向孔偏斜应符合工程设计要求。

6.2.1.2 冻结孔的偏斜要求应符合GB 50511—2022 中5.2.4 的规定。

6.2.1.3 注浆孔的偏斜要求应符合GB 50511—2022 中5.4.7 的规定。

6.2.2 钻孔轨迹

6.2.2.1 定向孔轨迹应符合工程设计要求。

6.2.2.2 注浆段钻孔在同一水平面上落点应基本按同心圆均匀分布，相邻孔最大孔间距应满足浆液有效

扩散半径及设计帷幕交圈厚度要求。

6.2.2.3 注浆孔套管段不宜进入井筒荒径范围内。

6.2.2.4　S 型定向孔轨迹包括增斜段、稳斜段和降斜段，降斜段下部应进入设计靶域。

6.2.2.5　S 型定向孔轨迹应控制增斜段和降斜段造斜率，以使钻孔轨迹实现平滑过渡，有利于钻具的上

下和旋转作业。

6.2.2.6 冻-注-凿平行作业S 型注浆孔轨迹应符合GB 50511—2022 中5.4.5 的规定。

6.2.2.7 钻-注平行作业时S 型注浆孔与钻井井帮水平距离不小于3 m。

6.2.3 定向孔地面布置

6.2.3.1 定向孔开孔位置应根据工程设计及地面场地条件确定，尽量降低定向钻进施工难度。

6.2.3.2 地面预注浆S 型注浆孔可非均匀布置，一般布置在井筒井架基础外侧，避开井口附近地面设施。

6.2.3.3　S 型注浆孔布置应尽量靠井筒，以降低造斜难度。

6.3 设备

根据地质条件、工程设计要求、设备性能等条件选择定向钻进设备，主要包括泥浆泵、钻机、测斜定向

仪器、螺杆钻具等，所选设备的性能和规格应相互匹配。

4

MT/T 1282—2025

7 定向孔轨迹设计

7.1 概述

本文件中只包含二维定向孔轨迹设计，不包含三维定向孔轨迹设计。

7.2 轨迹设计基本资料

定向孔轨迹设计应具备以下基本资料：

a) 地质资料;

b) 工程要求，包括孔口坐标、靶点坐标或靶域、有关会议记录及各种说明性文件;

c) 定向钻进钻具组合的造斜能力;

d) 下部钻具组合所允许的最大曲率半径;

e) 测斜定向仪的性能参数;

f) 钻孔轨迹的特殊要求。

7.3 轨迹设计原则

定向孔轨迹设计应遵循以下原则：

a) 应能实现定向孔的目的，符合工程设计要求;

b) 满足下套管、下止浆机具等工程辅助材料及上下钻具的要求;

c) 形状简单，尽量减小定向钻进施工难度;

d) 设计参数的选取，考虑地质构造和工具特征等因素的影响，造斜起始点宜选在完整、稳定且不太

坚硬的地层。

7.4 二维定向孔轨迹设计计算

7.4.1 坐标系

轨迹设计与计算的坐标系采用ONEH 坐标系，原点O 在孔口处，N 轴为北方向，E 轴为东方向，H 轴

向下。

7.4.2 计算轨迹参数

轨迹设计主要计算每个分点(i 为分点编号变量)的以下钻孔轨迹参数：

a) 孔深Li;

b) 顶角θi ;

c) 垂深Hi;

d) 偏距Pi;

e) N 坐标Ni;

f) E 坐标Ei。

7.4.3 基本换算关系

7.4.3.1 北坐标N 和东坐标E 与偏距P 和方位角α 之间的换算见式(1)~式(4)：

P = N 2 + E 2 ……………………………( 1 )

tanα = E/N ……………………………( 2 )

5

MT/T 1282—2025

N = Pcosα ……………………………( 3 )

E = Psinα ……………………………( 4 )

7.4.3.2 曲率K 与曲率半径R 之间的换算见式(5)：

R = 5 400/( πK ) ……………………………( 5 )

7.4.3.3 使用直孔钻机时，造斜点以上设计成垂直孔段，使用斜孔钻机时，主要参数之间的关系见式(6)：

Ha = La cosθa ……………………………( 6 )

式中：

Ha——造斜点处垂深，单位为米(m);

La ——造斜点处孔深，单位为米(m);

θa ——造斜点处顶角，即开孔顶角，单位为度(°)。

造斜点处水平投影长度的计算见式(7)：

Sa = La sinθa ……………………………( 7 )

式中：

Sa——造斜点处水平投影长度，单位为米(m)。

7.4.4 设计模型

7.4.4.1 直线模型

设计轨迹为设计铅垂面内一直线段，计算公式见式(8)~式(10)：

θi = θi - 1 ……………………………( 8 )

式中：

θi ——第i 分点顶角值，单位为度(°);

θi-1——第i-1 分点顶角值，单位为度(°)。

ΔHi = ΔLi cosθi ……………………………( 9 )

式中：

ΔHi——第i 分点垂深增量;

ΔLi ——第i 分点孔深增量。

ΔSi = ΔLi cosθi ……………………………( 10 )

式中：

ΔSi——第i 分点水平投影长度增量。

7.4.4.2 圆弧模型

设计轨迹为在设计铅垂面内一圆弧段，计算公式见式(11)~式(13)：

θi = θi - 1 + 180 × ΔLi /( πRi ) ……………………………( 11 )

式中：

Ri——第i 分点圆弧半径。

ΔHi = Ri ( sinθi - sinθi - 1 ) ……………………………( 12 )

ΔSi = Ri ( cosθi - cosθi - 1 ) ……………………………( 13 )

7.4.5 约束方程

约束方程见式(14)和式(15)：

ΣΔHi = Ht - HO ……………………………( 14 )

式中：

6

MT/T 1282—2025

Ht ——设计靶点垂深，单位为米(m);

HO——开孔点垂深，单位为米(m)。

ΣΔSi = St - SO ……………………………( 15 )

式中：

St ——设计靶点水平投影长度，单位为米(m);

SO——开孔点水平投影长度，单位为米(m)。

7.4.6 典型二维轨迹设计

L 型孔和S 型孔轨迹各分点的轨迹参数设计方法参见附录A。

7.4.7 输出格式

定向孔轨迹设计计算结果输出格式参见附录B，可根据工程需要对表格中的项目进行增减。

8 定向钻进设计

8.1 已知参数

定向钻进设计已知参数主要包括：

a) 当前顶角θ1;

b) 目标顶角θ2;

c) 目标方位角α2;

d) 造斜率Kc。

8.2 计算参数

定向钻进设计应计算出以下参数：

a) 工具面角ω;

b) 工具面方位角φ(斜面法模式);

c) 一次定向所钻进的长度L。

8.3 计算方法

8.3.1 斜面法模式

8.3.1.1 在顶角较小或未采用随钻测斜仪定向的条件下宜采用斜面法进行定向设计。

8.3.1.2 斜面法模式计算方法见附录C 中的C.2。

8.3.1.3 在钻孔顶角不大于15°时，宜结合自动绘图软件采用图解法计算，见C.2。

8.3.2 柱面法模式

8.3.2.1 在采用随钻测斜仪的条件下宜采用柱面法进行定向设计。

8.3.2.2 柱面法模式计算方法见C.3。

8.4 输出格式

设计完成后，将设计计算结果填入定向钻进设计表。采用陀螺测斜定向仪进行定向时输出格式见附

录D。

7

MT/T 1282—2025

9 定向钻进施工

9.1 设备、机具、仪器、材料选择

9.1.1 泥浆泵

9.1.1.1 应根据钻孔深度、钻孔直径、钻进方法、地层及钻进所需泵压、泵量选定泥浆泵。

9.1.1.2 应选用柱塞泥浆泵，保证泥浆输出流量的连续和稳定。

9.1.1.3 泥浆泵的压力、流量应与螺杆钻具相互匹配，满足螺杆钻具流量、输出扭矩等参数要求，常用螺

杆钻具规格对循环液流量要求见表3。

表3　常用螺杆钻具外径尺寸与循环液流量、钻头尺寸及钻孔直径匹配表

项目

外径尺寸/mm

推荐循环液流量/(L/s)

钻头尺寸/mm

钻孔直径/mm

钻具规格参数

5LZ73

73

2~5

95~149

95~150

5LZ95

95

5~9

118~152

120~155

7LZ95

95

6~10

118~152

120~155

7LZ120

120

9~16

149~191

150~195

5LZ130

130

9~16

149~191

150~195

5LZ146

146

12~20

170~216

175~220

5LZ165

165

16~30

213~251

215~255

5LZ197

197

22~40

241~311

245~315

9.1.2 钻机

9.1.2.1 用于定向钻进的钻机主要有以下几种类型：

a) 顶驱钻机;

b) 转盘钻机;

c) 立轴钻机。

9.1.2.2 根据孔型、深度、直径、场地条件和地层岩性确定钻机类型及型号，优选选用顶驱钻机。

9.1.2.3 钻机应具备主动钻杆锁止功能，以满足螺杆钻具定向作业。

9.1.2.4 加尺长度应大于螺杆钻具组合长度。

9.1.3 钻具选择

9.1.3.1 煤矿工程孔常用定向钻进钻头主要有以下2 种：

a) 压轮钻头;

b) 聚晶金刚石复合片钻头(PDC)。

9.1.3.2 根据设计钻孔深度、设计定向钻进段长、钻孔直径、地层软硬程度及螺杆钻具规格性能选择钻头

的类型和规格。

9.1.3.3 根据地层状况、设计钻孔直径、定向钻进所需造斜率等条件及实践经验选择螺杆钻具类型(直壳

体、弯壳体等)。

9.1.3.4 弯壳体的螺杆钻具应配备定向直接头，直壳体的螺杆钻具配备弯接头以便测量螺杆钻具的方

位，实施定向钻进。

9.1.3.5 钻杆应采用外加厚形式，壁厚宜9 mm~10 mm。

9.1.3.6 钻杆内径应与测斜定向仪器相配套，其接头应采用内平式，保证测斜定向仪器在钻杆内顺利

通过。

8

MT/T 1282—2025

9.1.4 测斜定向仪器

9.1.4.1 测斜定向仪按测量原理分主要有以下类型：

a) 磁性测斜定向仪，主要包括：

1) 罗盘重锤类;

2) 电子磁性类，主要有电子多点测斜定向仪、有线随钻测斜定向仪、无线随钻测斜定向仪等。

b) 陀螺测斜定向仪。

9.1.4.2 在套管内或有磁干扰的条件下定向应用陀螺测斜定向仪。

9.1.4.3 测斜定向仪应具备点测功能。

9.1.4.4 测斜定向仪顶角精度不应低于±0.2°，方位角和工具面角精度不应低于±4°。

9.1.4.5 测斜定向仪的外径及长度应与常用测斜管内径或裸孔孔径匹配。

9.1.4.6 陀螺测斜定向仪动漂应符合MT/T 1054—2008 中5.4.4 的要求。

9.1.4.7 测斜定向仪应具有测量工具面角的功能。

9.1.5 循环液

9.1.5.1 循环液含砂量小于1%，气泡体积含量小于5%。

9.1.5.2 循环液性能应满足测斜定向仪的特定要求。

9.2 钻具组合

9.2.1 钻具组合有以下几种类型：

a) 磁性测斜定向仪定向，主要包括：

1) 钻头+螺杆钻具(直壳体)+弯接头+无磁钻铤+钻杆;

2) 钻头+螺杆钻具(弯壳体)+定向接头+无磁钻铤+钻杆。

b) 陀螺测斜定向仪定向，主要包括：

1) 钻头+螺杆钻具(直壳体)+弯接头+钻杆;

2) 钻头+螺杆钻具(弯壳体)+定向接头+钻杆。

9.2.2　采用9.2.1a)钻具组合时，无磁钻铤的安放位置尽可能接近钻头或螺杆钻具，使测斜结果最大限度

地反映孔底情况。

9.2.3　采用9.2.1a)1)钻具组合时，弯接头的外径应与无磁钻铤外径一致，弯接头角度根据造斜率的需要

进行选择，最大不宜超过3°。

9.2.4 必要时加接稳定器和钻铤，钻铤总重量应不大于钻头最大许用钻压。

9.3 定向钻进施工前的准备工作

9.3.1 将钻孔冲洗干净，孔底残留岩粉不大于0.5 m。

9.3.2 检查泥浆性能，保证满足螺杆钻具及测斜定向仪器工作的需要。

9.3.3 测斜定向仪器校验和调试，保证良好的工作状态。

9.3.4 检修和调试钻机、泥浆泵，保证良好的工作状态。

9.3.5 采用通径规或与测斜定向仪外径相同的接头检查钻具内径，保证测斜定向仪顺利下放和上提。

9.3.6 按以下步骤检查螺杆钻具：

a) 检查螺杆钻具或弯接头的弯曲方向与定向键的方向是否一致，如不一致，应测量二者之间的夹

角，定向作业时应减去此夹角;

b) 检查传动轴，应转动灵活，两端螺纹完好;

c) 检查轴向间隙，应符合使用说明书中的规定;

9

MT/T 1282—2025

d) 检查旁通阀，用锤柄或木棒压下阀芯，然后松开，阀芯应运动灵活，在孔口连接螺杆钻具，开动泥

浆泵，循环液应从旁通阀侧孔均匀流出，直至旁通阀关闭，旁通阀关闭后钻头应转动平稳，循环

液无侧漏，停泵后阀芯应迅速复位，旁通阀打开，循环液从旁通孔均匀泻出。

9.4 定向钻进作业

9.4.1 定向作业应按所用测斜定向仪的使用说明书指示进行。

9.4.2 螺杆钻具下钻应符合以下规定：

a) 下钻速度应小于1.5 m/s;

b) 下钻遇阻时可上下活动钻具或间断开泵轻压下放，如无效，则提钻，待扫孔或加固后再下放;

c) 钻头离井底2 m~3 m 时，应当开泵，小泵量循环正常后，排量逐步增到厂家推荐数值范围，记录

此时的泵压值为空载泵压，然后缓慢下放到孔底;

d) 不可顿钻或将钻具压在孔底。

9.4.3 螺杆钻具钻进应符合以下规定：

a) 在螺杆钻具初次使用时，工作前2 h 控制钻压和排量在厂家推荐值的80% 以内，待钻具轴承等

部件得到磨合后，再逐渐增加钻压和排量至额定值;

b) 定向钻进过程中应密切注意泵压变化，使螺杆钻具在额定压降范围内工作，并保持钻压和循环

液排量的稳定。

9.4.4 采用陀螺测斜定向仪定向作业，按以下步骤进行：

a) 螺杆钻具下到孔底后，依照陀螺测斜定向仪的操作规程将陀螺仪开机，确定初始方位，然后

下放;

b) 进行三次入靴操作，显示同一工具面方位角，方能确定成功入靴，如果显示工具面方位角与设计

工具面方位角不一致，转动钻具，应做到二者一致;

c) 再进行三次入靴操作，显示同一工具面方位角;

d) 锁定主动钻杆，做好标记，提出陀螺仪;

e) 依据作好的标记合上钻机车芯，确保工具面方位角不发生改变;

f) 开始定向钻进，在初始1m 要轻压慢转，待产生造斜后正常钻进，在定向钻进过程中保持钻压、泵

量稳定;

g) 如果需要定向钻进过程中加尺，重复a)~h)的操作;

h) 完成设计定向钻进段长后提上螺杆钻具。

9.4.5 采用有线随钻测斜仪定向作业，按以下步骤进行：

a) 螺杆钻具下到孔底后，按照操作规程连接井下仪器(包括探管、定向靴、加长杆、定向减震器)、电

缆和地面仪器，并通电检测，接口电源箱显示空载电压和用测试电缆连接探管时接口电源电压

需达到所用仪器性能使用要求;

b) 根据仪器使用说明书要求选择采用重力工具面角工作方式或磁北工具面角工作方式，工作方式

一旦选定，仪器工作中不应任意更改;

c) 按照操作规程安装循环头和侧入接头，保证密封效果及电缆顺利下放;

d) 接好单根，缓慢下放仪器，最大下放速度不大于1 m/s，下放过程中侧入接头高于转盘面以上，

仪器下放至接近定向接头时，减慢下放速度，充分活动钻具，尽量使钻具处于自由状态;

e) 进行三次入靴操作，每次工具面读数差值不大于2°，方能确定成功入靴;

f) 钻头距孔底0.5 m~1 m 时，停止下放钻具，记录开始点的测量数据;

g) 安装侧入接头电缆密封胶圈，上紧密封盒螺帽，开始钻进;

h) 钻进过程中，将侧入接头以上电缆拉紧，用专用卡子将其固定在钻杆上，一般每根钻杆不少于2

道，电缆滚筒处于空挡位置，随井内钻具同步下放;

10

MT/T 1282—2025

i) 钻进过程中，通过司钻显示器监测工具面角，如果偏离设计方位，转动钻具进行调整;

j) 接单根时，先卸下液压缸顶部电缆卡子，刹住滚筒，释放手压泵压力，释放刹车，以不大于1.5 m/s

的速度上提电缆，当仪器离孔口150 m 时逐步减速，当离孔口20 m 时，卸开替根，使仪器全部进

入替根，开始接单根。

9.4.6 采用无线随钻测斜仪定向作业，按以下步骤进行：

a) 按仪器操作规程进行传感器安装、地面操作系统连接、下井仪器组装、下井仪器总成与下井钻具

连接，设置工具面角、计算工具面角校正值、各传感器位置参数，并输入计算机;

b) 下钻速度控制在450 m/h 以内;

c) 每下钻600 m，钻柱内灌满泥浆;

d) 下钻到底后，开泵循环观察脉冲信号;

e) 信号正常后调整钻具转动至设计工具面，锁紧钻具，开始定向钻进;

f) 停泵测量：在不转动转盘的开泵状态下，将钻具放置在测点位置，静止1 min，停泵测量，停泵时

间按仪器规定执行，然后开泵循环，直至测量数据传输完毕;

g) 钻进过程中，监测工具面角，如果偏离设计方位，转动钻具或改变钻压进行调整。

10 检测

10.1 测斜

对刚完成的定向钻段进行点测，测点间距不大于2 m。

10.2 数据处理

对测斜数据进行处理，并绘制钻孔偏斜平面图。

10.3 判定

判断定向段的顶角和方位角发展是否符合设计要求;若符合定向设计要求，则转入正常钻进作业，否

则重新定向作业。

11

MT/T 1282—2025

附录A

(资料性)

二维典型轨迹设计

A.1 概述

煤炭工程定向孔以L 型孔及S 型孔最为典型，本附录以L 型孔及S 型孔为例，计算定向孔设计轨迹参

数，其他类型定向孔可参考其计算思路和方法。

L 型及S 型定向孔轨迹参数及意义如图A.1 所示，L 型孔包括直孔段、增斜段、稳斜段和直孔段，S 型

孔包括直孔段、增斜段、稳斜段、降斜段和直孔段。

定向孔轨迹设计计算步骤主要包括关键参数计算、节点参数计算和分点参数计算。节点为设计钻孔

轨迹上相邻孔段之间的分界点，分点为设计钻孔轨迹上相邻节点之间的计算点。对于L 型孔、S 型孔轨

迹，关键参数通常为稳斜段的长度ΔLw 和顶角θb。轨迹节点是轨迹设计中的关键点，对于L 型孔轨迹需

要计算的节点为增斜段结束点b、目标点t、终孔点f，对于S 型孔轨迹需要计算的节点为增斜段结束点b、

稳斜段结束点c、目标点(降斜结束点)t、终孔点f。

?Lm

?Lm

f

b

O2

R2

?Lw

b

a

f

t

c

O1 R1

St H

t

Ha

b

a

H

O S

?Lw

Ht

Ha

a

t

b

a

R1 O1

H

O S

St

aU L bU S

标引符号说明：

θa ——造斜点a 处的顶角;

θb ——增斜段结束点b 处的顶角;

Ha ——造斜点a 处的垂深;

Ht ——靶点t 处的垂深;

ΔLw——稳斜段长度;

ΔLm——目标段(直孔段)长度(靶点t 至终孔点f);

St ——靶点t 处的水平投影长度;

R1 ——增斜段曲率半径;

R2 ——降斜段曲率半径。

图A.1　L 型及S 型定向孔轨迹参数图

A.2 常见给定条件及计算参数

表A.1 给出了L 型及S 型定向孔轨迹设计给定条件及计算轨迹参数。

12

MT/T 1282—2025

表A.1　轨迹设计给定条件及计算轨迹参数

轨迹类型

L 型孔

S 型孔

给定条件

Ht，St，La，Ha，Sa，θa，K1，α0，ΔLm

Ht，St，La，Ha，Sa，θa，K2，α0，θt，ΔLm

计算参数

Li，θi，Hi，Si，Ni，Ei

A.3 关键参数计算

关键参数是轨迹设计中需要首先求得的参数，只有求得关键参数后才能计算其他参数，见式(A.1)

和式(A.2)。

ΔLw = H 2

e + S2e

- R2e

……………………………( A.1 )

θb = 2arctan [ ( He - ΔLw ) ( Re - Se ) ] ……………………………( A.2 )

式中He、Se、Re均为中间变量，对于不同的轨迹类型，有不同的计算形式，见式(A.3)~式(A.20)。

对于L 型孔轨迹：

He = Ht - Ha + R1 sin θa ……………………………( A.3 )

Se = St - Sa - R1 cos θa ……………………………( A.4 )

Re = R1 ……………………………( A.5 )

对于造斜段以上为垂直孔的情况，θa=0°，式(A.3)~式(A.5)变为：

He = Ht - Ha ……………………………( A.6 )

Se = St - Sa - R1 ……………………………( A.7 )

Re = R1 ……………………………( A.8 )

对于S 型孔轨迹：

He = Ht - Ha + R1 sin θa + R2 sin θt ……………………………( A.9 )

Se = St - Sa - R1 cos θa - R2 cos θt ……………………………( A.10 )

Re = R1 + R2 ……………………………( A.11 )

上述公式中，R1、R2分别由造斜率K1、K2通过式(A.12)换算：

R = 5 400

πK ……………………………( A.12 )

对于造斜段以上及降斜段以下为垂直孔的情况，θa=0°，θt=0°，则以上公式变为：

He = Ht - Ha ……………………………( A.13 )

Se = St - Sa - R1 - R2 ……………………………( A.14 )

对于L 型孔，常见另一种情况，即给定Ht，St，Ha，Sa，θa，θb，α0，需要计算的参数为ΔLw 和K1，且先求出

R1，则：

R1 = ( Ht - Ha ) sin θb -( St - Sa ) cos θb

1 - cos ( θb - θa )

……………………………( A.15 )

ΔLw =

Ht - Ha - R1 ( sin θb - sin θa )

cos θb

……………………………( A.16 )

K1 = 5 400

πR1

……………………………( A.17 )

对于造斜段以上为垂直孔、目标段为水平孔时，θa=0°，θt=90°，R1 和ΔLw 则用式(A.18)~式(A.20)

计算：

R1 = Ht - Ha ……………………………( A.18 )

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MT/T 1282—2025

ΔLw = St -( Ht - Ha ) ……………………………( A.19 )

K1 = 5 400

π( Ht - Ha )

……………………………( A.20 )

A.4 轨迹节点参数计算

A.4.1 增斜段结束点b

增斜段结束点b 的轨迹节点参数计算见式(A.21)~式(A.23)。

Lb = La + πR1 ( θb - θa ) /180 ……………………………( A.21 )

Hb = Ha + R1 ( sin θb - sin θa ) ……………………………( A.22 )

Sb = Sa + R1 ( cos θa - cos θb ) ……………………………( A.23 )

A.4.2 稳斜段结束点c

稳斜段结束点c 的轨迹节点参数计算见式(A.24)~式(A.26)。

Lc = Lb + ΔLw ……………………………( A.24 )

Hc = Hb + ΔLw cos θb ……………………………( A.25 )

Sc = Sb + ΔLw sin θb ……………………………( A.26 )

A.4.3 靶点t

对于L 型孔轨迹，与c 点计算相似，见式(A.27)~式(A.29)：

Lt = Lb + ΔLw ……………………………( A.27 )

Ht = Hb + ΔLw cos θb ……………………………( A.28 )

St = Sb + ΔLw sin θb ……………………………( A.29 )

对于S 型孔轨迹，见式(A.30)~式(A.32)：

Lt = Lc + πR2 ( θt - θb ) /180 ……………………………( A.30 )

Ht = Hc + R2 ( sin θt - sin θb ) ……………………………( A.31 )

St = Sc + R2 ( cos θb - cos θt ) ……………………………( A.32 )

A.4.4 终孔点f

终孔点f 的轨迹计算见式(A.33)~式(A.35)。

Lf = Lt + ΔLm ……………………………( A.33 )

Hf = Ht + ΔLm cos θt ……………………………( A.34 )

Sf = St + ΔLm sin θt ……………………………( A.35 )

A.5 轨迹分点参数计算

A.5.1 孔深、顶角、垂深、偏距的计算

增斜段的计算见式(A.36)~式(A.39)：

Li = La + ΔLi ……………………………( A.36 )

θi = θa + 180ΔLi

πR1

……………………………( A.37 )

Hi = Ha + R1 ( sin θi - sin θa ) ……………………………( A.38 )

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MT/T 1282—2025

Si = Sa + R1 ( cos θa - cos θi ) ……………………………( A.39 )

稳斜段的计算见式(A.40)~式(A.43)：

Li = Lb + ΔLi ……………………………( A.40 )

θi = θb ……………………………( A.41 )

Hi = Hb + ΔLi cos θb ……………………………( A.42 )

Si = Sb + ΔLi sin θb ……………………………( A.43 )

降斜段的计算见式(A.44)~式(A.47)：

Li = Lc + ΔLi ……………………………( A.44 )

θi = θb + 180ΔLi

πR2

……………………………( A.45 )

Hi = Hc + R2 ( sin θi - sin θb ) ……………………………( A.46 )

Si = Sc + R2 ( cos θb - cos θi ) ……………………………( A.47 )

靶点以下孔段的计算见式(A.48)~式(A.51)：

Li = Lt + ΔLi ……………………………( A.48 )

θi = θt ……………………………( A.49 )

Hi = Ht + ΔLi cos θt ……………………………( A.50 )

Si = St + ΔLi sin θt ……………………………( A.51 )

A.5.2 N 坐标和E 坐标的计算

N 坐标和E 坐标的计算见式(A.52)和式(A.53)：

Ni = Si cos α0 ……………………………( A.52 )

Ei = Si sin α0 ……………………………( A.53 )

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MT/T 1282—2025

附录B

(资料性)

定向轨迹设计输出格式

表B.1 给出了定向孔轨迹设计输出格式。

表B.1　定向孔轨迹设计输出格式

工程名称：　　　　　　　　　孔号：

孔底设计垂深： 　　　　m

靶点数据

靶点名称

轨迹节点数据

孔深/m

轨迹分点数据

孔深/m

顶角/(°)

顶角/(°)

垂深/m

方位角/(°)

方位角/(°)

孔底偏距： 　　　　m

垂深/m

垂深/m

N 坐标/m

N 坐标/m

N 坐标/m

E 坐标/m

孔底闭合方位角： 　　　( °)

E 坐标/m

E 坐标/m

靶域半径/m

偏距/m

偏距/m

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MT/T 1282—2025

附录C

(资料性)

定向钻进设计计算方法

C.1 概述

定向钻进设计是定向孔轨迹控制的基础，当采用井下动力钻具定向钻进时，定向钻进设计主要是确

定工具面的方向和一次定向所钻进的长度。

定向钻进设计有两种模式，一种是斜面法模式，即保持钻柱不转动，即保持工具面方位角不变，定向

钻进轨迹是位于一个斜面上的圆弧。在斜面法定向钻进过程中工具面角是不断改变的，设计的工具面角

是初始工具面角，为计算工具面方位角提供依据。另一种是柱面法模式，即持工具面角不变，定向钻进轨

迹是位于柱面上的一条等曲率曲线。在柱面法定向钻进过程中，工具面方位角一直改变，需要转动钻柱

以满足工具面角保持不变。

在随钻测斜仪应用以前，主要采用斜面法模式进行设计，定向钻进时需要将钻柱锁死，防止其转动从

而造成工具面方位角发生改变，但因反扭矩及岩层变化等复杂因素影响，在定向钻进过程中保持工具面

方位角不比较困难，又无法对工具面方位角进行实时监测，从而一定程度上影响斜面法模式定向的准确

性。随着随钻测斜仪的普及应用，可以对工具面角进行实时监测，为柱面法模式定向奠定了基础，因此柱

面法模式应用越来越广泛。但在顶角较小的情况下，随钻测斜仪工具面角测量精度较低，仪器厂家均推

荐用磁北工具面角方式定向，此时磁北工具面角近似等于工具面方位角，宜用斜面法模式进行定向。

C.2 斜面法计算

通过式(C.1)~式(C.4)计算，先计算狗腿角γ，再求出工具面角ω、工具面方位角φ 和一次定向所钻

进的长度L：

γ = arccos ( cos θ1 cos θ2 + sin θ1 sin θ2 cos Δα )…………………………( C.1 )

ω = ±arccos[( cos θ1 cos γ - cos θ2 ) /( sin θ1 sin γ )]…………………………( C.2 )

φ = α1 + ω ……………………………( C.3 )

L = 30.48γ/Kc ……………………………( C.4 )

增方位时，ω 取“+”，减方位时ω 取“-”。

当θ1=0°时，α1无意义，γ=θ2，ω=0，φ=α2。

当Δα=α2-α1=0 时，为全力增斜或降斜，全力增斜时，ω=0°，全力降斜时ω=180°。

考虑到反扭矩角的影响，定向时的工具面方位角应该再加上反扭矩角，即实际工具面方位角用式

(C.5)计算：

φs = φ + φn ……………………………( C.5 )

反扭矩角φn通常根据经验选取，并根据已完成定向钻进效果进行修正。

在钻孔顶角不大于15°时，可采用图解法计算。

斜面法图解法又称沙尼金法，或摩尔圆法，在斜面法参数计算公式推导过程中采用球面模型时，θ1、

θ2、γ、ω 和Δα 之间的关系是通过球面三角形推演得到的，把球面三角形简化成平面三角形，就得到了图解

法的图形，见图C.1。

沙尼金图解法具体步骤如下：

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MT/T 1282—2025

a) 选择一定长度线段代表角度，如1 cm 代表1°;

b) 选一原点(O)，作水平线段OA，并使OA=θ1;

c) 作线段OB，使OB=θ2，∠AOB=Δα，注意增方位时，顺时针旋转，OB 在OA 下方，减方位时，逆

时针旋转，OB 在OA 上方;

d) 连接AB，则∠OAB 的补角即为工具面角ω，即：ω=180°-∠OAB;线段AB 入长度为狗腿角γ，

即γ=AB。

由于沙尼金法是由原理论计算时的球面三角形简化成平面三角形，因此在顶角较大的情况下，会有

较大误差，不应采用。

由于沙尼金法简单直观，而且其中的边长和角度都有实际意义，因此可以解释许多定向中的现象和

规律，可以在给定任何3 个参数的情况下，通过绘图量测出其他2 个待解参数，方便灵活，可结合计算机绘

图软件应用。

1

1

2

2

!

A

O

B

B

O

A

!

?"

?"

图C.1　沙尼金法演变及绘图方法

C.3 柱面法计算

通过式(C.6)或式(C.7)先计算重力工具面角ω，再通过式(C.8)求出狗腿角γ，通过式(C.9)求出一次

定向所钻进的长度L：

增斜时：

ω = arctan Δα

ln tan ( θ2 /2 )

tan ( θ1 /2 )

……………………………( C.6 )

降斜时：

ω = arctan Δα

ln tan ( θ2 /2 )

tan ( θ1 /2 )

+ 180 ……………………………( C.7 )

以上公式计算时，Δα 要转换为弧度。

γ =

|

|

||

| |

Δθ

cos ω

|

|

||

| |

……………………………( C.8 )

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MT/T 1282—2025

L = 30.48γ/Kc ……………………………( C.9 )

当θ1=0°时，为全力增斜，ω=0°。

当Δα=α2-α1=0 时，为全力增斜或降斜，全力增斜时，ω=0°，全力降斜时ω=180°。

当θ1=θ2 时，Δθ=0，为稳斜扭方位，或全力扭方位，全力增方位时，ω=90°，全力降方位时，ω=270°，

狗腿角γ 按式(C.10)计算：

γ =| Δα sin θ1 | ……………………………( C.10 )

注意：θ2计算公式中Δα 要取弧度。

可通过象限分析定向钻进随工具面角的变化规律，如图C.2 所示，将工具面角从ω=0°~360°变化范

围分成Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ个象限，第Ⅰ象限内为增斜增方位，第Ⅱ象限内为降斜增方位，第Ⅲ象限内为降斜减

方位、第Ⅳ象限内为增斜减方位。

ω=0°时为全力增斜，ω=180°时为全力降斜。

ω=90°/270°时，为全力扭方位，而且在整个定向段钻进过程中，顶角一直保持不变，即稳斜扭方位，

这与斜面法的全力扭方位不同，斜面法在全力扭方位的钻进过程中，是先降斜后增斜，最后造斜段终点与

起点的顶角相等。

K

K K

PD

图C.2　柱面法象限分析示意图

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附录D

(资料性)

定向钻进设计数据格式

表D.1 给出了采用陀螺测斜定向仪定向时的定向钻进设计数据格式。

表D.1　定向钻进设计数据格式

工程名称：　　　　　　　　　　　　　　　孔号： 　　　　　　机号： 　　　　日期：

定向前测斜数据

深度/m

工具面方位角/(°)

钻具组合

钻进时间

定向后测斜数据

深度/m

顶角/(°)

顶角/(°)

方位角/(°)

方位角/(°)

备注

陀螺仪读数/(°)

备注

定向前钻孔综合状况

顶角/(°)

定向目标

顶角/(°)

反算定向参数结果

反扭角/(°)

其他

狗腿角/(°)

方位角/(°)

方位角/(°)

造斜率/(°/30m)

实际深度/m

钻进段长/m

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MT/T 1282—2025

参考文献

[1] MT/T 1150—2011　立井井筒地面预注浆工程注浆钻孔施工技术规范