【摘要】：煤系地層具有明顯的層狀結(jié)構(gòu)特征,巷道在掘進及使用過程中常常會出現(xiàn)嚴(yán)重的底鼓現(xiàn)象,錨桿-錨索支護技術(shù)以其優(yōu)越的技術(shù)及經(jīng)濟優(yōu)勢越來越多的應(yīng)用于煤礦巷道底板支護。巷道底板錨固孔鉆進是實現(xiàn)其錨固的關(guān)鍵環(huán)節(jié),底鼓巷道底板巖層多數(shù)含有軟弱夾層,鉆頭穿過軟弱夾層時孔壁巖石物理力學(xué)特征是其穩(wěn)定性的重要因素。現(xiàn)場調(diào)研發(fā)現(xiàn),在鉆進含軟弱夾層底板錨固孔時,孔壁局部地段有掉塊、剝落現(xiàn)象,這些體積較大的渣體落到孔底后造成排渣困難,影響錨固孔成孔質(zhì)量。論文采用理論分析、數(shù)值模擬以及實驗室試驗相結(jié)合的方法,深入系統(tǒng)地分析底板錨固孔鉆進過程中影響錨固孔成孔質(zhì)量的因素。研究結(jié)果發(fā)現(xiàn):施工底板鉆孔時,鉆進至軟弱夾層位置時鉆孔出現(xiàn)擴徑現(xiàn)象,圍巖應(yīng)力狀態(tài)對鉆孔擴徑影響較明顯,鉆進動力對擴徑的程度影響并不明顯。從能量守恒原理出發(fā),對錨固孔鉆進過程中的能量進行分析。在一定動力條件下,鉆頭穿過巖層交界面和軟弱夾層時,能量曲線變化較為明顯,響應(yīng)性強。從鉆頭鉆速和轉(zhuǎn)速的角度分析軸向推力做功與旋轉(zhuǎn)扭矩做功,發(fā)現(xiàn)鉆速、轉(zhuǎn)速與鉆頭破巖做功之間存在較好地響應(yīng)關(guān)系。鉆頭破碎巖石95%以上的能量來自于旋轉(zhuǎn)扭矩做功,而軸向推力做功相對較小,不到鉆具系統(tǒng)輸出總能量的5%,總能量的變化曲線與扭矩做功的變化曲線基本一致。鉆渣顆粒的粒徑越大,在自身重力作用下越不易排出孔外;錨固孔傾角的增大使得鉆渣易在下孔壁處堆積,與垂直鉆孔相比,傾角的增大實質(zhì)上是更有利于排渣;錨固孔的局部擴徑對整個排渣過程影響較大,擴徑程度越大,鉆渣滯留越嚴(yán)重。研究成果揭示了巷道底板小孔徑錨固孔孔壁失穩(wěn)原因,為高質(zhì)量錨固孔鉆進提供理論支持。
【學(xué)位授予單位】：河南理工大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TD353
【圖文】：

論題意義炭作為我國的主要能源，在一次能源消耗結(jié)構(gòu)中所占比例仍在 50%以上。多淺部煤炭資源逐漸枯竭，煤炭資源進入深部開采已成為世界上眾多采煤峻問題[1]。迄今為止，我國已有近 47 個礦區(qū)的開采深度超過千米，開采深2m/a 的速度增加，在東部地區(qū)已有許多礦井相繼進入深部開采階段[2]，且年大于 20m 的速度增加，如圖 1-1 所示[3]。

圖 1-2 煤礦巷道底鼓顯現(xiàn)Fig.1-2 Condition of roadway deformation and destruction綜上所述，巷道底板錨固孔鉆進是實現(xiàn)錨桿（索）支護的必經(jīng)步驟。錨固孔尺寸壁穩(wěn)定性是錨固質(zhì)量的關(guān)鍵影響因素。成孔直徑�。ㄈ龔狡ヅ洌�、鉆進速度快、鉆度大、孔壁完整穩(wěn)定、無空氣污染是高質(zhì)量巷道底板錨固孔的重要指標(biāo)。因此，研道底板錨固孔鉆進過程對分析解決鉆渣堵塞和部分地段鉆孔失穩(wěn)具有重要意義，同深部巷道底臌的有效治理起著重要的作用。.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀巖石鉆進特征研究始于上世紀(jì) 50 年代，主要集中于石油鉆進及巖土工程領(lǐng)域，學(xué)者先后在鑿巖機具動力分析、巖石破碎機理和鑿巖機性能參數(shù)測試等方面進行了統(tǒng)的研究，取得了一些重要成果[9-14]。.2.1 國內(nèi)外巖石鉆進特性研究現(xiàn)狀在石油鉆進領(lǐng)域，林鐵軍[15]教授利用 ABAQUS 有限元數(shù)值模擬軟件，以空氣作

【參考文獻】

相關(guān)期刊論文 前10條

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相關(guān)碩士學(xué)位論文 前4條

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本文編號：2718115