本文選題：鉆井工程 + 硬地層�。� 參考：《吉林大學(xué)學(xué)報(bào)(工學(xué)版)》2017年06期

【摘要】：為了提高煤礦井下硬地層的鉆進(jìn)效率,借鑒石油鉆頭的設(shè)計(jì)和加工理念,提出了一種適用于煤礦井下硬巖鉆進(jìn)的新型弧角型PDC鉆頭的設(shè)計(jì)思路。采用有限元數(shù)值模擬方法,分別對(duì)直徑為113mm的弧角型聚晶金剛石復(fù)合片(PDC)鉆頭的切削結(jié)構(gòu)和水力結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得出:當(dāng)采用內(nèi)錐角為130°、外錐圓弧半徑為20mm的冠部形狀,切削齒切削角度為-15°、側(cè)轉(zhuǎn)角為4°~6°,刀翼采用直刀翼的鉆頭切削結(jié)構(gòu)時(shí),破巖效果最佳;噴嘴噴射角為22°~30°、方位角的設(shè)計(jì)靠近切削齒的工作面時(shí)的鉆頭水力結(jié)構(gòu),能夠滿足巖屑的有效運(yùn)移。基于此,試制了直徑為113mm的弧角型PDC鉆頭,并進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn),結(jié)果表明:弧角型PDC鉆頭的平均壽命為626m,平均鉆進(jìn)時(shí)效為25m/h,與工區(qū)現(xiàn)用普通內(nèi)凹型鉆頭相比,壽命提高了4倍,鉆進(jìn)效率提高了1倍,說(shuō)明本文設(shè)計(jì)的弧角型PDC鉆頭能夠代替普通內(nèi)凹鉆頭應(yīng)用于硬地層鉆進(jìn),可同時(shí)達(dá)到提高鉆進(jìn)效率和降低施工成本的目的。
[Abstract]:In order to improve the drilling efficiency of hard formation in coal mine, a new type of arc angle PDC bit for hard rock drilling in coal mine is put forward by referring to the design and processing idea of oil bit. By using finite element numerical simulation method, the cutting structure and hydraulic structure of arc angle polycrystalline diamond composite diamond (PDC) bits with diameter of 113mm are optimized. The results show that when the inner cone angle is 130 擄and the outer cone arc radius is 20mm, the shape of the crown is obtained when the inner cone angle is 130 擄and the outer cone arc radius is 20mm. The cutting angle of cutting teeth is -15 擄, the side turning angle is 4 擄/ 6 擄, the cutting structure of cutting blade is straight blade, the cutting effect of cutting bit is best, the jet angle of nozzle is 22 擄~ 30 擄, and the design of azimuth angle is the hydraulic structure of bit when it is close to the working face of cutting teeth. It can satisfy the effective migration of cuttings. Based on this, the arc angle bit with diameter of 113mm is trial-produced, and the field test is carried out. The results show that the average life of arc angle 113mm bit is 626m, the average drilling time is 25m / h, which is 4 times longer than that of conventional concave bit used in the working area. The efficiency of drilling has been increased by 1 times, which shows that the arc angle PDC bit designed in this paper can replace the common concave bit and be used in hard formation drilling. It can also improve the drilling efficiency and reduce the construction cost.
【作者單位】： 西安科技大學(xué)建筑與工程學(xué)院;中國(guó)煤炭科工集團(tuán)西安研究院有限公司;吉林大學(xué)建筑與工程學(xué)院;
【基金】：“十三五”國(guó)家科技重大專項(xiàng)項(xiàng)目(2016ZX05045-003) 陜西省2014年科技統(tǒng)籌創(chuàng)新工程計(jì)劃項(xiàng)目(2014KTCL03-14)
【分類號(hào)】：TD421

【相似文獻(xiàn)】

相關(guān)期刊論文 前10條

1 ;會(huì)議對(duì)煤礦井下電氣化的八點(diǎn)建議[J];煤礦機(jī)械與電氣;1982年03期

2 霍林升,王新;我國(guó)煤礦井下通訊的構(gòu)成與前景[J];煤;2000年04期

3 馮剛,肖仕斌,薛波;現(xiàn)場(chǎng)救治煤礦井下傷員103例體會(huì)[J];職業(yè)衛(wèi)生與病傷;2000年02期

4 王保衛(wèi);煤礦井下燒傷的現(xiàn)場(chǎng)急救[J];安全;2001年02期

5 劉東風(fēng);煤礦井下外源火災(zāi)的處理[J];煤炭技術(shù);2002年10期

6 ;山東科大研制成功煤礦井下自動(dòng)定位系統(tǒng)[J];中國(guó)煤炭;2004年03期

7 徐海云;煤礦井下用工現(xiàn)狀及對(duì)策[J];勞動(dòng)保護(hù);2004年09期

8 馬憲勝;;玉華煤礦井下管道墜落原因分析[J];煤炭工程;2007年02期

9 王林;王崇林;朱金龍;金震;;煤礦井下變電所綜合自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[J];礦山機(jī)械;2007年03期

10 孫吉益;;煤礦井下瞬變電磁探測(cè)影響因素探討[J];河北煤炭;2007年06期

相關(guān)會(huì)議論文 前10條

1 林志軍;;煤礦井下長(zhǎng)管運(yùn)輸法[A];贛閩皖蘇湘五省煤炭學(xué)會(huì)聯(lián)合學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2004年

2 王艷軍;;煤礦井下永久避難硐室建設(shè)應(yīng)用的技術(shù)研究[A];第六屆全國(guó)煤炭工業(yè)生產(chǎn)一線青年技術(shù)創(chuàng)新文集[C];2011年

3 梁道紀(jì);聶齊光;;煤礦井下漏電原因及防護(hù)措施[A];煤炭開(kāi)采新理論與新技術(shù)——中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)開(kāi)采專業(yè)委員會(huì)2006年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集[C];2006年

4 ;變頻調(diào)速控制系統(tǒng)在大河邊煤礦井下提升機(jī)的應(yīng)用[A];第六次全國(guó)煤炭工業(yè)科學(xué)技術(shù)大會(huì)文集[C];2005年

5 陳旭昌;;煤礦井下變電所供電監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研發(fā)[A];煤礦高效集約化開(kāi)采技術(shù)與機(jī)電一體化裝備論文集[C];2007年

6 王毅;周新莉;王祥任;張明;;煤礦井下管棚施工初探[A];中國(guó)煤炭學(xué)會(huì)礦井地質(zhì)專業(yè)委員會(huì)、中國(guó)煤炭工業(yè)勞動(dòng)保護(hù)科學(xué)技術(shù)學(xué)會(huì)水害防治專業(yè)委員會(huì)2005年學(xué)術(shù)交流會(huì)論文集[C];2005年

7 李玉寶;孫吉益;李文峰;李智文;張根良;高小青;;煤礦井下瞬變電磁探水技術(shù)[A];煤礦安全與地球物理學(xué)術(shù)研討會(huì)論文集[C];2006年

8 滿昌華;孫本香;;煤礦井下地?zé)嵛：芭c防治技術(shù)[A];山東煤炭學(xué)會(huì)第六次會(huì)員代表大會(huì)暨煤礦地?zé)岱乐螌W(xué)術(shù)論壇論文集[C];2013年

9 張立亞;;煤礦井下救災(zāi)機(jī)器人視覺(jué)導(dǎo)航技術(shù)的研究[A];煤礦自動(dòng)化與信息化——第21屆全國(guó)煤礦自動(dòng)化與信息化學(xué)術(shù)會(huì)議暨第3屆中國(guó)煤礦信息化與自動(dòng)化高層論壇論文集（下冊(cè)）[C];2011年

10 李新玉;;安全高效礦井建設(shè)的一個(gè)關(guān)鍵和重點(diǎn)——對(duì)煤礦井下輔助運(yùn)輸?shù)膸c(diǎn)思考[A];科技、工程與經(jīng)濟(jì)社會(huì)協(xié)調(diào)發(fā)展——河南省第四屆青年學(xué)術(shù)年會(huì)論文集（上冊(cè)）[C];2004年

相關(guān)重要報(bào)紙文章 前8條

1 伏怡;“煤礦井下探測(cè)機(jī)器人”獲國(guó)際制博會(huì)特獎(jiǎng)[N];中國(guó)礦業(yè)報(bào);2010年

2 記者 伏怡;“煤礦井下探測(cè)機(jī)器人”國(guó)際制博會(huì)獲大獎(jiǎng)[N];鞍山日?qǐng)?bào);2010年

3 記者 王佳麗;省煤炭廳發(fā)出通知：禁止煤礦井下使用勞務(wù)派遣人員[N];山西經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2010年

4 本報(bào)記者;加強(qiáng)煤礦井下防滅火管理[N];中國(guó)煤炭報(bào);2014年

5 鐘梅;我國(guó)成功開(kāi)發(fā)煤礦井下搜尋及搶救系統(tǒng)[N];經(jīng)理日?qǐng)?bào);2007年

6 黃騰;走進(jìn)美國(guó)煤礦井下[N];中國(guó)煤炭報(bào);2013年

7 唐建生;煤礦井下職工超點(diǎn)延時(shí)問(wèn)題須解決[N];陜西日?qǐng)?bào);2008年

8 首席記者 齊澤萍;用三年時(shí)間實(shí)現(xiàn)煤礦井下生產(chǎn)布局合理[N];山西經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào);2014年

相關(guān)博士學(xué)位論文 前2條

1 李季陽(yáng);PDC切削齒的摩擦磨損機(jī)理及鉆井參數(shù)的優(yōu)化控制研究[D];北京科技大學(xué);2016年

2 趙國(guó)瑞;煤礦井下關(guān)鍵設(shè)備工作狀態(tài)參數(shù)獲取系統(tǒng)研究及儀器研制[D];中國(guó)礦業(yè)大學(xué)（北京）;2012年

相關(guān)碩士學(xué)位論文 前10條

1 茍新宇;煤礦井下溫濕度預(yù)測(cè)方法研究及應(yīng)用[D];遼寧工程技術(shù)大學(xué);2015年

2 張穎惠;煤礦井下爆破安全監(jiān)控系統(tǒng)的設(shè)計(jì)[D];哈爾濱理工大學(xué);2016年

3 李凌宇;模擬月巖單齒切削應(yīng)力分析研究[D];中國(guó)地質(zhì)大學(xué)(北京);2015年

4 吳優(yōu);煤礦井下“信集閉”系統(tǒng)設(shè)計(jì)及工程應(yīng)用[D];華中科技大學(xué);2012年

5 寇彥飛;煤礦井下黑匣子的設(shè)計(jì)與研究[D];太原理工大學(xué);2012年

6 萬(wàn)航;煤礦井下視頻監(jiān)控異常行為識(shí)別算法的研究[D];太原科技大學(xué);2013年

7 王桃;基于WIFI的煤礦井下生產(chǎn)環(huán)境監(jiān)測(cè)與預(yù)警系統(tǒng)研究[D];西安建筑科技大學(xué);2013年

8 李強(qiáng);煤礦井下開(kāi)關(guān)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)研究與實(shí)現(xiàn)[D];齊齊哈爾大學(xué);2013年

9 尚建國(guó);煤礦井下防水防火功能性材料的開(kāi)發(fā)研究[D];山西大學(xué);2010年

10 黃麟森;煤礦井下定向鉆進(jìn)通纜鉆桿關(guān)鍵技術(shù)研究[D];煤炭科學(xué)研究總院;2009年

，

本文編號(hào)：1997474