鉆桿承受的基本載荷有:
1)拉力和壓力。鉆進過程中,鉆桿向鉆頭施加軸向壓力時鉆桿受壓,提鉆時鉆桿受拉。在處理孔內(nèi)事故進行起拔時,鉆桿會受到較大的拉力。
2)扭轉(zhuǎn)。由于鉆桿的主要功能就是承受或傳遞扭矩,因而使得鉆桿處于受扭狀態(tài),產(chǎn)生扭應(yīng)力。特別是在處理孔內(nèi)事故時(中心通纜式鉆桿在處理孔內(nèi)事故時可以回轉(zhuǎn)),鉆桿突然停止回轉(zhuǎn),此時鉆機等設(shè)備的回轉(zhuǎn)部分和鉆桿柱的回轉(zhuǎn)動能使鉆桿受到扭轉(zhuǎn)沖擊,產(chǎn)生很大的扭應(yīng)力。

中心通纜鉆桿該技術(shù)是利用導(dǎo)向系統(tǒng)使近水平鉆孔軌跡按設(shè)計要求延伸鉆進至預(yù)定目標的一種鉆探方法,即有目的地將鉆孔軸線由彎變直或由直變彎。同時孔底導(dǎo)向裝置實時監(jiān)測鉆孔參數(shù),進而確定孔底螺桿馬達的造斜方向。該技術(shù)的關(guān)鍵部位在于孔內(nèi)馬達驅(qū)動裝置和配套的測量技術(shù)。中心通纜鉆桿高壓水通過鉆桿輸送至孔內(nèi)馬達,孔內(nèi)馬達內(nèi)部的轉(zhuǎn)子在高壓水的沖擊作用下轉(zhuǎn)動,通過前端軸承帶動鉆頭旋轉(zhuǎn),達到破煤的目的,在鉆進過程中,鉆桿本身不轉(zhuǎn),只做鉆頭的旋轉(zhuǎn)運動,從而降低了鉆機的負荷。

孔內(nèi)馬達的彎接頭是一個關(guān)鍵部位,它和鉆桿之間有一定的夾角,由于彎接頭的作用,鉆孔的軌跡不再是傳統(tǒng)鉆機所形成的略帶拋物線的直線軌跡,而成為一條偏向彎接頭方向的空間曲線。配套的測量系統(tǒng)是深孔定向鉆進按照預(yù)定的軌跡進行鉆進的關(guān)鍵部件,該測量系統(tǒng)在孔內(nèi)主要測量參數(shù)為方位角、傾角和彎接頭方向,根據(jù)測量出來的孔內(nèi)參數(shù)可用三角函數(shù)計算出每一個測量點的坐標,即可描繪出該空間曲線在水平和垂直平面上的投影圖,并與設(shè)計的軌跡進行對比,根據(jù)偏差即使調(diào)整彎接頭方向,以及是鉆進軌跡大限度的符合設(shè)計要求。

在常規(guī)鉆進施工中,由于鉆桿在離心力以及軸向壓力作用下失穩(wěn),產(chǎn)生彎曲,鉆桿柱內(nèi)部產(chǎn)生彎曲應(yīng)力。在施工定向孔的過程中,需要不斷地調(diào)整鉆孔軌跡,會引起鉆桿在孔內(nèi)的彎曲變形。彎曲的鉆桿柱進行回轉(zhuǎn)時,鉆桿內(nèi)產(chǎn)生的交變應(yīng)力易引起鉆桿的疲勞破壞。
4)彈性振動。鉆桿柱是一個彈性系統(tǒng),在彎曲及扭轉(zhuǎn)等因素的復(fù)合作用下,會發(fā)生縱向和橫向振動。嚴重時,鉆桿柱的振動使得鉆機等配套設(shè)備受迫振動,影響鉆具及配套設(shè)備的壽命。