【摘要】：為有效預(yù)防礦井生產(chǎn)過(guò)程中瓦斯引發(fā)的災(zāi)害,淮南礦區(qū)采用穿層鉆孔進(jìn)行治理。但是在煤層頂、底板施工穿層鉆孔時(shí),在硬巖或軟硬交互地層中鉆進(jìn)效率低�；谶@一問題,展開淮南礦區(qū)井下穿層孔硬巖鉆進(jìn)技術(shù)研究,最終達(dá)到高效鉆進(jìn)的目的。論文通過(guò)查閱國(guó)內(nèi)外硬巖鉆進(jìn)研究現(xiàn)狀,了解了淮南礦區(qū)地質(zhì)條件、煤系及煤層的巖性、現(xiàn)有裝備和鉆進(jìn)技術(shù)之后,對(duì)研究區(qū)井下穿層孔硬巖鉆進(jìn)效率的影響因素進(jìn)行分析,得出影響硬巖鉆進(jìn)關(guān)鍵因素為軸向荷載和鉆頭。依據(jù)關(guān)鍵因素對(duì)鉆具的破巖機(jī)制展開分析,并建立了鉆頭與巖層作用仿真模型。模型模擬過(guò)程中鉆頭隨軸向荷載增加,位移、應(yīng)力和塑性區(qū)均增加,通過(guò)模型計(jì)算得到三翼圓弧胎體PDC鉆頭和四翼平角胎體PDC鉆頭壓入作用效果明顯高于釬頭的結(jié)論。最后在淮南礦區(qū)進(jìn)行了井下穿層孔硬巖高效成孔試驗(yàn),驗(yàn)證了理論研究成果,并依據(jù)試驗(yàn)結(jié)果的統(tǒng)計(jì)和灰色關(guān)聯(lián)分析,通過(guò)試驗(yàn)分析得出的結(jié)論是硬巖鉆進(jìn)過(guò)程中回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝條件下的鉆進(jìn)效率低于沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝條件下的鉆進(jìn)效率,氣動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝下的鉆進(jìn)工藝參數(shù)低于液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)過(guò)程中的鉆進(jìn)工藝參數(shù);中硬巖層鉆進(jìn)中不同結(jié)構(gòu)鉆頭的鉆進(jìn)效率差距較大;隨巖層堅(jiān)固性系數(shù)的提高,鉆進(jìn)工藝參數(shù)泵壓增大、鉆壓下降、轉(zhuǎn)速提高;釬頭更適合與氣動(dòng)潛孔錘鉆具組合;進(jìn)尺、螺旋鉆桿使用和鉆壓是井下穿層孔硬巖鉆進(jìn)效率最重要的因素,鉆進(jìn)工藝參數(shù)與鉆進(jìn)效率關(guān)聯(lián)程度最大,鉆具組合是次于鉆進(jìn)參數(shù)的影響因素。上述研究成果在淮南礦區(qū)瓦斯抽采穿層鉆孔的工程實(shí)踐中得到了驗(yàn)證,為淮南礦區(qū)以及其它礦區(qū)的穿層孔硬巖高效鉆進(jìn)提供了范例。
【學(xué)位授予單位】：西安科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2019
【分類號(hào)】：TD712
【圖文】：

研究區(qū)地質(zhì)概況，查清施工地區(qū)地層條件，確定所研究的內(nèi)容，再依結(jié)合現(xiàn)有技術(shù)初步確定試驗(yàn)方案。）理論分析研究區(qū)以往施工經(jīng)驗(yàn)、國(guó)內(nèi)外硬巖鉆進(jìn)現(xiàn)狀、煤系地層鉆孔研究成果硬巖鉆進(jìn)效率的因素。并從鉆進(jìn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程入手提出對(duì)破巖機(jī)制進(jìn)行分）數(shù)學(xué)方法有限差分軟件 FLAC3D 建立鉆具與巖層相互作用模型，分析硬巖鉆進(jìn)向載荷和鉆頭對(duì)破巖作用的影響。記錄現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)數(shù)據(jù)，采用統(tǒng)計(jì)方法析影響硬巖鉆進(jìn)效率的主要因素，以及各因素的影響效果。）現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)現(xiàn)場(chǎng)條件、影響因素，編制不同的鉆進(jìn)工藝方案在潘一礦、潘三礦進(jìn)液動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝和氣動(dòng)沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝條件下硬巖高效鉆進(jìn)術(shù)路線文采用的技術(shù)路線見圖 1.2。

西安科技大學(xué)全日制工程碩士學(xué)位論文淮南礦區(qū)條件、煤系巖性、坑道情況以及鉆孔用途，選用了以下設(shè)備作巖鉆進(jìn)效率研究的鉆探設(shè)備，主要設(shè)備情況如下：坑道鉆機(jī)礦方要求選用自有的 ZDY4000S 型和 ZDY3200S 型鉆機(jī)，見圖 2.3、圖

14圖 2.4 ZDY3200S 鉆機(jī)Y4000S 鉆機(jī)和 ZDY3200S 鉆機(jī)具有功率大、扭矩大、轉(zhuǎn)速高、給進(jìn)壓力滿足大扭矩、高鉆壓的施工要求。該系列鉆機(jī)適用于回轉(zhuǎn)工藝、液動(dòng)沖和氣動(dòng)回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)工藝，鉆機(jī)的解體性好，可任意搬遷靈活布置，機(jī)械擰率高，回轉(zhuǎn)參數(shù)和給進(jìn)參數(shù)可以進(jìn)行獨(dú)立調(diào)節(jié)，提高了鉆機(jī)對(duì)各種不同能力。鉆機(jī)具體參數(shù)見表 2.3。

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2776642