典型含煤地层锚固孔钻进动力特性与地层信息识别研究 被引量：9

1

作者 张幼振 张宁 +2 位作者 刘璞 居培 何玢洁 《煤炭科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2021年第2期177-185,共9页

为研究煤矿井下巷道锚固孔钻进动力学特性,满足煤矿智能钻探技术需求,以顶板锚固孔回转钻进为研究对象,结合钻柱动力学理论推导、数值解析、有限元仿真和动力响应信号识别技术,深入分析了典型含煤地层锚固孔钻进过程中的动力特性。推导... 为研究煤矿井下巷道锚固孔钻进动力学特性,满足煤矿智能钻探技术需求,以顶板锚固孔回转钻进为研究对象,结合钻柱动力学理论推导、数值解析、有限元仿真和动力响应信号识别技术,深入分析了典型含煤地层锚固孔钻进过程中的动力特性。推导建立了钻柱动力学模型,得出了钻柱系统动载受力的解析解,包括轴向力、切向力和转矩的计算方法。在典型煤层中,动载轴向力和切向力随压入深度的幅值区间为0.18~0.31 kN;动载轴向力和切向力随钻速的幅值区间为0.17~0.29 kN。进一步得出钻柱系统的振动加速度解析表达式,结合巷道支护工程背景,确定了钻柱系统的横向和纵向振动加速度是钻孔施工中衡量含煤地层特性的重要指标。通过有限元仿真分析了锚杆钻头分别钻进砂岩岩样、煤层岩样、孔洞砂岩和碎软煤样等4种典型含煤地层岩样时的载荷变化曲线,结果表明:钻进载荷在岩样强度变化时差别明显,在典型煤层中的仿真结果与解析计算的结果基本一致。利用制备的4种典型含煤地层岩样开展了实钻试验,通过加速度传感器对钻具振动信号进行采集和处理,并对振动加速度信号识别地层方法的有效性进行验证,试验结果表明:振动信号能够在锚杆钻头回转钻进条件下快速有效识别典型含煤地层特性,尤其在面对空穴发育地层和碎软煤层钻进的特殊工况时,钻进振动响应信号对地层识别效果良好。研究结果为煤矿井下巷道地层信息动态智能探测和钻探质量提升提供了有效途径。 展开更多

关键词 钻柱动力学 含煤地层 地层识别 锚固孔 振动加速度

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CJ-130型双向气动潜孔锤的研制 被引量：7

2

作者 马利东 隆威 苏冬九 《探矿工程（岩土钻掘工程）》 2009年第1期31-33,共3页

针对以往锚固孔钻机在滑坡地层极易引起卡钻事故,无法退出而报废的问题,研制了一种可进行双向冲击的气动潜孔锤。介绍了该潜孔锤的性能参数、工作原理及结构组成,并结合其能够进行双向冲击的结构特点,阐明了该气动潜孔锤的设计思路,同... 针对以往锚固孔钻机在滑坡地层极易引起卡钻事故,无法退出而报废的问题,研制了一种可进行双向冲击的气动潜孔锤。介绍了该潜孔锤的性能参数、工作原理及结构组成,并结合其能够进行双向冲击的结构特点,阐明了该气动潜孔锤的设计思路,同时对虚拟样机进行了性能校核计算,验证了该设备的可行性。经现场使用,效果良好。 展开更多

关键词 气动潜孔锤 双向冲击 活塞 锚固孔

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基于ABAQUS有限元数值分析的软弱煤岩体巷道锚杆孔底扩孔力学特征研究 被引量：3

3

作者 张辉 李国盛 苏发强 《河南理工大学学报（自然科学版）》 CAS 北大核心 2019年第1期13-18,共6页

针对松软煤岩体巷道锚杆支护时出现锚固力低、锚固力衰减速度快等问题,基于ABAQUS有限元数值模拟软件,模拟分析了软煤和砂质泥岩两种情况下锚杆孔底扩孔后的孔壁围岩力学特征。结果表明:在相同围压作用下,扩孔段直径与围岩的强度呈负相... 针对松软煤岩体巷道锚杆支护时出现锚固力低、锚固力衰减速度快等问题,基于ABAQUS有限元数值模拟软件,模拟分析了软煤和砂质泥岩两种情况下锚杆孔底扩孔后的孔壁围岩力学特征。结果表明:在相同围压作用下,扩孔段直径与围岩的强度呈负相关关系;相同岩性条件下,扩孔段最大直径与围压大小也呈负相关关系;验证了在煤及砂质泥岩中能达到较好的扩孔效果。在井下现场采用研制的单翼扩孔装置,分别在软煤和砂质泥岩条件下进行扩孔锚固试验,软煤和砂质泥岩扩孔锚固力显著大于不扩孔状态的锚固力。 展开更多

关键词 锚固孔 ABAQUS有限元数值模拟 扩孔直径 软弱煤岩 围岩力学特征

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不同围岩条件下松软煤岩体锚固孔底扩孔力学特征模拟分析 被引量：1

4

作者 黄文 张辉 李国盛 《煤炭技术》 CAS 2018年第11期51-53,共3页

分析了扩孔过程中围岩的受力情况,并采用ABAQUS有限元数值模拟软件模拟单翼扩孔装置在煤、砂质泥岩中在不同围压下的扩孔效果。通过对扩孔段的成孔效果和最大扩孔直径进行分析,得出了在相同围压作用下,扩孔段直径与围岩的强度呈负相关;... 分析了扩孔过程中围岩的受力情况,并采用ABAQUS有限元数值模拟软件模拟单翼扩孔装置在煤、砂质泥岩中在不同围压下的扩孔效果。通过对扩孔段的成孔效果和最大扩孔直径进行分析,得出了在相同围压作用下,扩孔段直径与围岩的强度呈负相关;同种围岩条件下,扩孔段最大直径与围压呈负相关的特性,并验证了在煤及软弱围岩内能达到较好的扩孔效果。 展开更多

关键词 锚固孔 扩孔 扩孔直径 负相关

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用大直径人造金刚石钻头钻进锚固孔

5

作者 朱朝银 陈长富 刘跃鹏 《西部探矿工程》 CAS 1990年第2期4-9,共6页

一、前言安徽省铜官山铜矿选矿厂铜浮车间东头内侧大型钢筋混凝土挡墙(简称1号墙)和脱泥浮选车间内侧日伪修建的钢筋混凝土挡墙(简称2号墙)是分别确保该选厂破碎工段、机修间及3000吨矿仓地基稳定性、建筑物基础牢固性的两处关键支挡结... 一、前言安徽省铜官山铜矿选矿厂铜浮车间东头内侧大型钢筋混凝土挡墙(简称1号墙)和脱泥浮选车间内侧日伪修建的钢筋混凝土挡墙(简称2号墙)是分别确保该选厂破碎工段、机修间及3000吨矿仓地基稳定性、建筑物基础牢固性的两处关键支挡结构。长期以来,由于对地下酸性水和地表酸性工业用水管理不善的影响,使这两处挡墙遭受严重破坏,1号墙平面位移42毫米。 展开更多

关键词 金刚石 钻头 锚固孔 钻进

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气动式底板钻机多相耦合排渣机理及应用

6

作者 石蒙 蒋威 +1 位作者 郝登云 无 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2019年第12期110-113,共4页

针对气动式钻机在煤矿巷道底板排渣效率低、成孔困难的问题,基于两相流态变化进行了气-液-固多相耦合排渣机理分析,并从钻渣运移动力路径的角度对成孔困难原因进行阐释。结果表明:在底板水影响下,孔内先后经历“静态-泡状流-段塞流-环... 针对气动式钻机在煤矿巷道底板排渣效率低、成孔困难的问题,基于两相流态变化进行了气-液-固多相耦合排渣机理分析,并从钻渣运移动力路径的角度对成孔困难原因进行阐释。结果表明:在底板水影响下,孔内先后经历“静态-泡状流-段塞流-环空雾流”等两相流态,约75%的钻渣在泡状流与段塞流阶段以较快速率排出,剩余钻渣需在环空雾流阶段以较低效率缓慢排出;底板水侵蚀引发的孔口外扩是成孔困难的主要原因。结合益新煤矿-250机道石门底板锚固工程实际,提出了“套管束流”排渣法并优化了原钻孔工艺,现场应用效果良好。 展开更多

关键词 气动式钻机 巷道底板 锚固孔 排渣机理 多相流理论

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应力状态对煤巷顶板锚固孔钻进速度的影响 被引量：14

7

作者 刘少伟 刘栋梁 +2 位作者 冯友良 李鑫涛 尚鹏翔 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第4期608-613,共6页

采用有限元数值软件对煤巷顶板常见岩石在不同应力状态下模拟钻进,发现应力状态对煤巷顶板岩石锚固孔的钻进速度影响不明显。从钻进位移和实时钻进速度两方面对煤巷顶板不同类型岩石钻进结果进行分析讨论,认为平均钻进速度可作为衡量岩... 采用有限元数值软件对煤巷顶板常见岩石在不同应力状态下模拟钻进,发现应力状态对煤巷顶板岩石锚固孔的钻进速度影响不明显。从钻进位移和实时钻进速度两方面对煤巷顶板不同类型岩石钻进结果进行分析讨论,认为平均钻进速度可作为衡量岩石类型的一个较好指标。通过各类岩石瞬时钻进速度的分析,钻头的回弹是不同岩石力学特性的反应,可通过对回弹次数、正面积和负面积等参数对不同岩层进行识别。 展开更多

关键词 煤巷顶板锚固孔 钻进速度 应力状态

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煤巷顶板锚固孔钻进钻杆振动特性数值模拟研究 被引量：13

8

作者 付孟雄 刘少伟 +3 位作者 范凯 彭博 康延雷 贾后省 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2019年第3期473-481,共9页

针对煤巷顶板岩层结构复杂多变、劣化区域不易探明,易导致锚杆支护煤巷冒顶问题,利用理论分析与数值模拟相结合方法,研究煤巷顶板锚固孔钻进过程中钻杆横向、纵向、扭转振动特征。理论分析表明:钻杆横向、纵向振动速度和加速度主要由顶... 针对煤巷顶板岩层结构复杂多变、劣化区域不易探明,易导致锚杆支护煤巷冒顶问题,利用理论分析与数值模拟相结合方法,研究煤巷顶板锚固孔钻进过程中钻杆横向、纵向、扭转振动特征。理论分析表明:钻杆横向、纵向振动速度和加速度主要由顶板岩石坚固性系数f决定,扭转振动加速度主要由岩石黏聚力C和内摩擦角φ决定。通过ABAQUS数值模拟软件做进一步分析:钻杆横向、纵向振动速度和加速度及扭转振动加速度波峰密度和峰值大小随着岩石强度的增加而增加,可作为识别顶板岩层强度、特别是岩层结构裂化区域的指标。研究结论为实时动态调整优化巷道顶板锚杆(索)支护参数,预防锚杆支护煤巷冒顶提供了理论支撑。 展开更多

关键词 煤巷顶板锚固孔 煤巷冒顶 钻杆振动 岩性识别 振动速度与加速度

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煤巷顶板锚固孔钻进岩层界面动力响应特征与识别 被引量：11

9

作者 刘少伟 朱乾坤 +1 位作者 贾后省 李鑫涛 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第4期748-753,759,共7页

煤巷顶板岩层交界面或软弱夹层赋存特征是其稳定性的重要影响因素,锚固孔钻进是实现煤巷顶板支护的关键步骤,钻头穿过岩层交界面和软弱夹层时与其他岩层相比具有不同的动力响应。采用数值模拟方法,得出不同动力源下岩层界面与软弱夹层... 煤巷顶板岩层交界面或软弱夹层赋存特征是其稳定性的重要影响因素,锚固孔钻进是实现煤巷顶板支护的关键步骤,钻头穿过岩层交界面和软弱夹层时与其他岩层相比具有不同的动力响应。采用数值模拟方法,得出不同动力源下岩层界面与软弱夹层的动力响应特征信息,根据钻进时间、位移、钻速和转速等参数关系,提出采用平均钻速搜索法确定岩层交界面位置和软弱夹层特征。将识别结果与构建模型对比发现误差较小,为现场探测煤矿巷道顶板岩层交界面及软弱夹层提供了理论支持。 展开更多

关键词 煤巷顶板 锚固孔钻进 岩层界面与软弱夹层 特征识别

原文传递

巷道底板锚固孔排渣影响因素分析及参数优化 被引量：11

10

作者 刘少伟 冯友良 董士举 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2013年第5期761-765,共5页

利用欧拉模型的固、液两相流理论中标准K-ε三维湍流模型,对不同条件下小孔径底板锚固孔内钻渣运移过程进行三维动态分析,得出不同影响因素组合条件下排渣效果.利用相关理论计算钻渣运移过程中的压力损失,与数值分析结果对比误差较小.... 利用欧拉模型的固、液两相流理论中标准K-ε三维湍流模型,对不同条件下小孔径底板锚固孔内钻渣运移过程进行三维动态分析,得出不同影响因素组合条件下排渣效果.利用相关理论计算钻渣运移过程中的压力损失,与数值分析结果对比误差较小.利用正交分析中的极差分析方法,得出决定排渣效果的影响因素由高到低依次为:排渣通道压力、进水通道孔径、机具长度、进水通道压力、排渣通道孔径.确定了底板锚固孔直径为28mm,钻孔深4m时,排渣通道压力为-3.0MPa、进水通道孔径为4mm、进水通道压力为5.0MPa、排渣通道孔径为8mm是最合理参数组合. 展开更多

关键词 小孔径巷道底板锚固孔 排渣影响因素 排渣系统参数

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煤巷顶板锚固孔钻进钻杆振动机理与特征分析 被引量：10

11

作者 刘少伟 付孟雄 +1 位作者 张辉 岳杰 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2016年第5期893-900,共8页

基于煤巷顶板锚固孔钻进过程中钻杆存在横向振动、纵向振动、扭转振动,且岩石的响应力与反扭矩是钻杆发生3种振动的主要原因.利用数值计算方法,对λ=1.0~1.5条件下,煤巷顶板几种常见的岩石模拟钻进,获取了4种岩石对钻杆的响应力与反扭矩... 基于煤巷顶板锚固孔钻进过程中钻杆存在横向振动、纵向振动、扭转振动,且岩石的响应力与反扭矩是钻杆发生3种振动的主要原因.利用数值计算方法,对λ=1.0~1.5条件下,煤巷顶板几种常见的岩石模拟钻进,获取了4种岩石对钻杆的响应力与反扭矩,并得到了钻杆的振动特征,发现应力状态的改变对钻杆振动特征影响不明显,钻杆在砂岩中钻进时主要振动形式以横向振动为主,在砂质泥岩中钻进时以纵向振动为主,在泥岩和软弱夹层中钻进时以扭转振动为主.钻杆横向和纵向振动响应频率按由大到小顺序依次为：砂岩、砂质泥岩、泥岩、软弱夹层.扭转振动响应频率按由大到小顺序依次为：泥岩、砂岩、砂质泥岩、软弱夹层. 展开更多

关键词 顶板锚固孔 振动特征 响应力 反扭矩 响应频率

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煤巷顶板锚固孔钻进岩层界面能量响应特性研究 被引量：10

12

作者 刘少伟 罗亚飞 贾后省 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第1期88-96,共9页

煤巷顶板锚固孔钻进是实现其锚固的关键环节,顶板岩层交界面及软弱夹层赋存特征对锚固质量影响较大.从能量守恒原理出发,对锚固孔钻进过程中的能量进行分析,通过传感器可监测锚杆机动力装置能量指标,实现煤巷顶板岩层结构实时动态探测.... 煤巷顶板锚固孔钻进是实现其锚固的关键环节,顶板岩层交界面及软弱夹层赋存特征对锚固质量影响较大.从能量守恒原理出发,对锚固孔钻进过程中的能量进行分析,通过传感器可监测锚杆机动力装置能量指标,实现煤巷顶板岩层结构实时动态探测.研究结果表明:在一定动力条件下,钻头穿过岩层交界面和软弱夹层时,能量曲线变化较为明显,响应性强.从钻头钻速和转速的角度分析轴向推力做功与旋转扭矩做功,发现钻速、转速与钻头破岩做功之间存在较好地响应关系.钻头破碎岩石95%以上的能量来自于旋转扭矩做功,而轴向推力做功相对较小,不到钻具系统输出总能量的5%,总能量的变化曲线与扭矩做功的变化曲线基本一致. 展开更多

关键词 巷道顶板锚固孔 轴向推力做功 扭矩做功 软弱夹层与岩层界面

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煤矿巷道底板锚固孔排渣机理及应用 被引量：9

13

作者 张辉 康红普 徐佑林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2014年第3期430-435,共6页

针对煤矿巷道底板锚固孔钻进过程中排渣困难的问题,分析了底板锚固孔钻进过程中的排渣过程,提出了底板锚固孔钻进排渣困难是由于"钻渣三区"的存在,得出"钻渣三区"是动态的依次逐步形成的,并最终同时存在;利用流体... 针对煤矿巷道底板锚固孔钻进过程中排渣困难的问题,分析了底板锚固孔钻进过程中的排渣过程,提出了底板锚固孔钻进排渣困难是由于"钻渣三区"的存在,得出"钻渣三区"是动态的依次逐步形成的,并最终同时存在;利用流体力学的基本原理,推导了冲洗液循环过程的沿程水力损失及在固液耦合作用下钻渣在冲洗液中上返的力学公式。根据现场基本情况,得出冲洗液在冲洗钻孔及排渣过程中的沿程水力损失对钻渣上返的速度vt影响极小,并确定了"钻渣三区"形成的条件。结果表明:在底板锚固孔钻进过程中,钻孔机具的选择、冲洗液流量的要求以及钻机转速、钻压的控制必须协调一致,控制钻渣聚集区的形成,在很大程度上避免钻渣聚集区的形成是加快钻进速度的关键。 展开更多

关键词 底板锚固孔 钻孔排渣 水力损失 钻渣三区

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分体履带底板锚固钻机的研制及应用 被引量：8

14

作者 阚志涛 《金属矿山》 CAS 北大核心 2018年第5期157-160,共4页

为提高煤矿巷道底板锚固孔的施工效率,针对现有钻探装备存在的问题并结合底板锚固孔施工工艺特点,设计研发了一款机身窄、移动灵活、稳固调角速度快、定位精准的分体履带钻机,并对钻机的集成式回转器、二次给进机构、多自由度姿态调整... 为提高煤矿巷道底板锚固孔的施工效率,针对现有钻探装备存在的问题并结合底板锚固孔施工工艺特点,设计研发了一款机身窄、移动灵活、稳固调角速度快、定位精准的分体履带钻机,并对钻机的集成式回转器、二次给进机构、多自由度姿态调整机构及带有双层钻杆扶正装置的手动夹持器4个关键部件的设计进行了研究,简要介绍了各部分结构的设计情况。型式试验及新元煤矿的现场工业性试验表明:钻机结构设计合理,液压系统可靠,各项性能参数指标均满足设计及行业标准要求,巷道适应性强,钻孔效率显著提高,为煤矿巷道底板锚固施工提供了可靠的装备保障。 展开更多

关键词 底鼓 底板锚固孔 分体履带钻机 试验

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煤矿巷道底板锚固孔钻渣生成机理及尺寸特征分析 被引量：8

15

作者 付孟雄 刘少伟 +1 位作者 贾后省 张伟光 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2021年第2期228-238,共11页

利用理论分析、实验室实验及数值模拟方法研究了底板锚固孔钻进过程中两翼式钻头破岩时钻渣生成机理及尺寸特征.结果表明:两翼式钻头破岩过程实际为底板锚固孔钻渣分区域生成的过程,即锚固孔周边岩石切削破碎生成小粒径钻渣以及中部区... 利用理论分析、实验室实验及数值模拟方法研究了底板锚固孔钻进过程中两翼式钻头破岩时钻渣生成机理及尺寸特征.结果表明:两翼式钻头破岩过程实际为底板锚固孔钻渣分区域生成的过程,即锚固孔周边岩石切削破碎生成小粒径钻渣以及中部区域岩柱扭转(受压)破坏生成大粒径钻渣;底板锚固孔钻进过程中岩石的单轴抗压强度越高,钻进过程中产生的大粒径钻渣比例越大,造成钻渣整体平均尺寸随岩石单轴抗压强度的增加而增加.在钻进至较坚硬地层时,由于大尺寸钻渣产出量增加,应及时调整排渣动力参数,防治堵钻或卡钻. 展开更多

关键词 锚杆支护 底鼓控制 底板锚固孔 钻渣尺寸

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锚杆机动力参数对煤巷顶板锚固孔钻进特征影响研究 被引量：8

16

作者 付孟雄 刘少伟 贾后省 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2018年第3期517-524,共8页

为了研究锚杆钻机动力条件对煤巷顶板锚固孔钻进特征的影响,采用理论分析和数值模拟方法,对不同驱动力矩及推力条件下钻进煤巷顶板各类岩石时的钻进特征进行分析。研究发现:钻头钻进位移、平均钻速、平均转速随驱动力矩的变化率KT以及... 为了研究锚杆钻机动力条件对煤巷顶板锚固孔钻进特征的影响,采用理论分析和数值模拟方法,对不同驱动力矩及推力条件下钻进煤巷顶板各类岩石时的钻进特征进行分析。研究发现:钻头钻进位移、平均钻速、平均转速随驱动力矩的变化率KT以及随推力的变化率KP与岩石硬度具有较大联系,在泥岩中钻进时两者均为最大,且按照由大到小顺序为泥岩、砂质泥岩、粉砂岩、灰岩。研究成果为锚固孔施工时锚杆机动力参数设置以及利用钻速、转速等指标识别煤巷顶板内部软弱岩层提供了重要参考依据。 展开更多

关键词 煤巷顶板锚固孔钻进 锚杆钻机 动力参数 钻进特征

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煤矿巷道底板锚固孔钻渣尺寸特征实验研究 被引量：7

17

作者 刘少伟 付孟雄 +1 位作者 贾后省 张伟光 《岩石力学与工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第7期1343-1355,共13页

长期以来,煤矿巷道底板小孔径锚固孔钻进排渣困难是高质量成孔的瓶颈问题。因此,明晰钻渣尺寸分布规律对排渣的顺利进行至关重要。利用理论分析及实验室实验方法研究两翼式钻头在底板锚固孔钻进过程中钻渣的尺寸特征。结果表明:底板岩... 长期以来,煤矿巷道底板小孔径锚固孔钻进排渣困难是高质量成孔的瓶颈问题。因此,明晰钻渣尺寸分布规律对排渣的顺利进行至关重要。利用理论分析及实验室实验方法研究两翼式钻头在底板锚固孔钻进过程中钻渣的尺寸特征。结果表明:底板岩石强度及钻头刀翼间距是影响钻渣平均尺寸的主要因素,岩石的单轴抗压强度越高,钻进过程中产生的大粒径钻渣比例越大,从而造成了钻渣整体的平均尺寸随岩石单轴抗压强度的增加而增加;钻机动力参数(转速及钻速)对钻渣平均尺寸不会产生规律性影响。此外,钻渣平均尺寸随着钻头刀翼间距的增加而增加。因此,通过减小两翼式钻头刀翼间距可以降低钻渣平均尺寸,在钻进至较坚硬地层时,由于大尺寸钻渣产出量增加,应及时调整排渣动力参数,保证钻渣顺利排出。研究成果可为底板锚固孔钻进过程中钻具结构优化以及排渣参数设定提供一定理论依据。 展开更多

关键词 采矿工程 锚杆支护 底臌控制 底板锚固孔 钻渣尺寸

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煤矿软弱围岩锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法与实验

18

作者 贺德印 刘少伟 +3 位作者 付孟雄 贾后省 张玮钰 宋伟鹏 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第S01期108-120,共13页

锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措,对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用,然而,扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸,导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工... 锚固孔扩孔锚固作为增强锚杆(索)对煤矿软弱围岩巷道支护效果的技术举措,对提升煤矿软弱围岩巷道主动支护质量及安全水平发挥了重要作用,然而,扩孔施工也明显增大了扩孔位置锚固孔的尺寸,导致按照锚杆(索)常规树脂锚固施工方式进行施工时扩孔区锚固剂固化及充填效果不理想等问题,显然这不利于锚固孔扩孔锚固性能的充分发挥。为明晰锚固孔扩孔锚固时扩孔区锚固问题及其影响,并寻找有效的解决途径,以确保锚固孔扩孔条件下锚杆(索)的锚固性能,采用数值模拟及实验室实验相结合的方法开展了系统研究。研究结果表明:施工过程中树脂锚固剂弯折(曲)进入扩孔区使锚索无法对它进行有效搅拌及破碎,以及扩孔位置锚固孔体积的增大使得锚固剂不能有效充满,是导致扩孔区锚固问题的主要原因;锚索拉拔模拟结果显示扩孔区锚固缺陷对锚索的锚固性能及锚固系统的失效形式有较大影响;为改善扩孔区的锚固效果,提出了锚固孔底部扩孔区锚固效果保障方法,并实验验证了该方法的有效性,实验结果表明该方法有效确保了软弱围岩锚固孔底部扩孔区的锚固效果,增强了锚索的锚固性能。本研究有效解决了锚固孔扩孔区的锚固问题,有助于煤矿软弱围岩条件下锚索高强支护能力的充分发挥,为确保锚索对软弱围岩巷道支护效果提供了技术途径。 展开更多

关键词 锚杆支护 锚固孔扩孔 锚固效果 软弱围岩 锚固力提升

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煤巷顶板沉积岩体钻进动力响应特性试验研究 被引量：4

19

作者 冯友良 刘栋梁 罗亚飞 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2016年第5期31-37,共7页

为了探究煤巷顶板锚固孔钻进动力响应指标(钻速和转速)与顶板岩石物理特性(普氏系数)间的关系,采用实验室及数值试验研究方法对煤巷顶板沉积岩体进行模拟钻进。结果表明,锚固孔的钻进动力响应指标整体上均随顶板岩石普氏系数的增加而减... 为了探究煤巷顶板锚固孔钻进动力响应指标(钻速和转速)与顶板岩石物理特性(普氏系数)间的关系,采用实验室及数值试验研究方法对煤巷顶板沉积岩体进行模拟钻进。结果表明,锚固孔的钻进动力响应指标整体上均随顶板岩石普氏系数的增加而减小,大致呈负指数关系。实验室试验数据拟合曲线与数值模拟分析所得结果较为相似,但也存在一定的差别。据此可实现对顶板岩层的初步判别,对煤巷顶板锚杆支护参数的优化和冒顶事故的预防有重要的指导意义;为实验室研究岩石的钻进试验提供了一种可行的方法,也为岩石可钻性与顶板岩层探测仪器的深入研究提供了一定的参考价值。 展开更多

关键词 顶板锚固孔 钻进 动力响应特性 试验研究

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巷道底板锚固孔钻进泵吸反循环排渣数值试验 被引量：4

20

作者 冯友良 鞠文君 +1 位作者 焦建康 张世伟 《采矿与安全工程学报》 EI CSCD 北大核心 2017年第1期32-38,共7页

根据循环介质(水)泵吸反循环排渣原理,建立底板锚固孔钻进排渣双壁钻杆模型,利用流体分析软件FLUENT对具有不同横截面尺寸双壁钻杆进行流体排渣过程数值试验研究,并以排渣效率为指标优选出双壁钻杆最优横截面尺寸。运用正交设计试验中... 根据循环介质(水)泵吸反循环排渣原理,建立底板锚固孔钻进排渣双壁钻杆模型,利用流体分析软件FLUENT对具有不同横截面尺寸双壁钻杆进行流体排渣过程数值试验研究,并以排渣效率为指标优选出双壁钻杆最优横截面尺寸。运用正交设计试验中方差分析法对影响双壁钻杆排渣效率的各因素进行详尽分析研究得知:随着循环介质进口水流量的增大,排渣效率不断提升;在一定范围内水渣混合物出口压力及钻孔深度对排渣效率的影响不明显;双壁钻杆泵吸反循环排渣系统的最优工况条件为:循环介质进口水流量为2 l/s、水渣混合物出口压力为-90 k Pa。井下底板锚固孔钻进排渣工业性试验取得了一定成效,说明流体排渣数值模拟方法能够实现双壁钻杆结构尺寸优化,并对现场钻进工作具有一定的指导意义。 展开更多

关键词 底板锚固孔 双壁钻杆 泵吸反循环 钻进排渣 排渣效率影响因素

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