一、定向钻孔轨迹设计原则
目前我国煤矿井下定向钻孔主要以瓦斯抽采孔为主，根据不同钻孔类型，定向钻孔轨迹设计应遵守以下原则:
1)根据定向孔的用途，首先要以有利于实现控制为目的。对瓦斯抽采钻孔，应尽量增加钻孔过煤长度，保证钻孔轨迹在煤层中延伸，以达到较好的瓦斯抽采效果; 在井下施工条件允许的情况下，定向钻孔轨迹设计应尽量以上仰为主，以减少或避免终孔后孔内积水; 对以探测煤层地质条件和煤层构造为目的的钻孔，应根据临近工作面煤层顶底板的标高设计定向钻孔方向及分支点位置; 对以探测矿井地质构造和地质异常体为目的的钻孔，应认真分析已有地质资料报告，为钻孔轨迹设计提供依据; 探测和排放采空区及地层中的含水体，探测和加固煤层顶底板中软弱构造带，为煤矿安全生产服务。
2)根据钻孔或钻具所允许的弯曲强度，钻孔倾角和方位角的弯曲强度应符合一定的要求。一般情况下，如果选择直径 73mm 的单弯孔底马达，主孔施工选择方位角弯曲强度≤0.035rad/6m(2°/6m)，倾角弯曲强度≤0.053rad/6m(3°/6m)。
3)如果一个主孔上设计多个分支钻孔，设计钻孔轨迹时应根据不同钻孔类型和钻孔用途预留分支点。施工顺层瓦斯抽采钻孔时，因探测煤层顶底板的需要，每钻进50～100m需侧钻开分支，设计时需在钻孔主孔上有计划地预留分支点;钻孔遇到煤层地质异常或发生孔内事故时，往往也需侧钻开分支，设计时需在钻孔主孔上每隔一段距离有计划地预留分支点。预留分支点应设计在地层相对完整、岩煤层硬度适中的孔段。坚硬岩石和破碎层段不宜预留分支点。为达到相应的定向钻进目的，确保施工效果，预留分支点的间隔不宜超过100m。
二、定向钻孔轨迹设计内容
进行定向钻孔的轨迹设计，首先需要明确定向钻孔的用途。若定向钻孔为煤巷掘进面瓦斯抽采钻孔，则钻孔主设计方位应沿掘进面走向。若定向钻孔为模块区域瓦斯抽采钻孔，则钻孔主设计方位应垂直或平行综采工作面走向。
其次，根据不同的钻孔目的，确定钻场位置及规格。设计定向钻孔轨迹之前根据矿井巷道条件、设备及定向钻进目的，先确定钻场规格、钻场位置，进而确定钻孔布置方案，同时必须符合煤矿安全规程的相关规定。结合掌握的施钻区域煤岩层赋存信息，确定开孔点、终孔点坐标，计算开孔点与终孔点间的距离。
再次，根据钻孔的设计要求，确定钻孔轨迹的基本参数，即钻孔的三要素:孔深、倾角和方位角。在设计这三个基本参数时应遵循以下原则:
1)钻孔深度应根据施工目的、设备能力、地层条件和工作环境等因素确定。一般情况下，钻孔设计深度不应超过定向钻进设备最大钻进孔深的80%。
2)钻孔方位角主要体现在钻孔轨迹的平面设计上。设计钻孔方位时，在达到安全施工目的的前提下，要尽量减少钻孔工作量和施工程序。对于瓦斯抽采钻孔应尽可能地使钻孔轨迹覆盖整个工作面，满足钻孔合理间距的控制要求，避免产生工作面瓦斯抽采盲区;同时，开孔段方位设计应避免钻孔之间发生贯通;设计造斜孔段钻孔方位时必须满足方位角弯曲强度的要求。
3)钻孔倾角的设计原则与方位角的设计原则相同，但在钻孔设计过程中，如果钻孔轨迹走向与地层倾向基本一致，则钻孔倾角在满足倾角弯曲强度的前提下，应尽量保持随地层倾角变化，使钻孔在预定地层中延伸;如果钻孔轨迹走向与地层倾向不一致，则钻孔倾角变化即为地层倾角在钻孔轨迹方位上视倾角的变化，特别是在进行钻孔方位造斜时，钻孔方位角不断变化，钻孔倾角与地层倾角存在一定差别，此时需要将地层的真倾角转化为钻孔方位上的视倾角。
最后，对于分支孔的设计，还需要确定钻孔造斜点、稳斜点的位置及钻孔弯曲强度。煤矿井下随钻测量定向钻孔造斜点和稳斜点为某段钻孔轨迹倾角和方位角变化的起点和终点。钻孔造斜点和稳斜点应根据钻孔在工作面内布置原则确定，钻孔布置要尽量覆盖煤层工作面。进行定向分支钻孔的轨迹设计应遵循以下原则:
1)满足定向孔施工目的和要求。根据定向孔的用途、施工目的确定合适的定向孔类型和钻孔轨迹形式。在井下施工本煤层瓦斯抽采定向孔时宜设计集束型定向钻孔群，以节约成本，提高效率。严格按照孔口位置、方位角、倾角等要求，结合煤岩层产状和目标靶区情况设计定向分支孔轴线。
2)确定合理的钻孔轴线设计顺序。单孔轴线的合理设计顺序:如果开孔点或分支点已定，设计时应由浅及深，即从开孔点逐段推移到靶点;如果开孔点或分支点未定，设计时应从深到浅，即从靶点逐段推移至开孔点。多分支孔的合理设计顺序:其原则是先主孔，后分支孔。集束型钻孔群的合理设计顺序:当确定按照“后退式”的顺序施工多分支钻孔时，分支孔应从深往浅依次设计;当确定按照“前进式”顺序施工多分支钻孔时，分支孔应从浅往深依次设计。
3)确定合适的造斜强度。分支孔的造斜强度应符合主孔施工方位角弯曲强度≤0.035rad/6m(2°/6m)、倾角弯曲强度≤0.053rad/6m(3°/6m)的要求。在稳斜段应通过频繁调整造斜钻具的安装角或减小造斜钻具的弯曲强度来保证钻孔轴线光滑平直。
4)设计合理的预留分支点。预留分支点的设计既要考虑施工目的，又要尽量减少进尺，节约成本。在预留分支点处，施工主孔时要适当增加钻孔的弯曲强度，以利于定向分支孔的侧钻开分支施工作业。