本文關(guān)鍵詞：PDC鉆頭破巖機(jī)理及圍巖狀態(tài)識別技術(shù)研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：布置鉆孔是煤礦生產(chǎn)常用而且行之有效的預(yù)防和治理地質(zhì)災(zāi)害的措施,鉆孔的施工過程蘊(yùn)含了豐富的地質(zhì)信息,如地層巖性、瓦斯災(zāi)害、沖擊地壓等,但目前對于這些信息的利用較少。本文首先運用理論分析和數(shù)值模擬方法對鉆齒壓入巖體做了系統(tǒng)的研究,然后根據(jù)煤礦常用全液壓鉆機(jī)的特點自主制作了隨鉆參數(shù)采集設(shè)備,并進(jìn)行了現(xiàn)場試驗,應(yīng)用量綱分析法提出了基于隨鉆參數(shù)的巖性判別方法,論文取得了如下研究成果:(1)結(jié)合運用彈性力學(xué)和接觸力學(xué)理論,得到了鉆齒壓入巖體時壓入力與壓入深度的對應(yīng)關(guān)系,結(jié)果表明:隨壓入深度增大,壓入力呈指數(shù)型增大。運用數(shù)值模擬技術(shù)分析了鉆齒壓入角對壓入力的影響,給出了相同壓入深度下壓入力與壓入角的對應(yīng)關(guān)系,結(jié)果表明:鉆齒壓入角在16°左右時,壓入相同深度所需的壓入力最小。(2)依據(jù)煤礦常用全液壓鉆機(jī)特性自主制作了隨鉆參數(shù)采集設(shè)備,并應(yīng)用于現(xiàn)場試驗進(jìn)行了隨鉆參數(shù)監(jiān)測,監(jiān)測數(shù)據(jù)表明:隨著鉆進(jìn)深度加大,鉆頭鉆壓和扭轉(zhuǎn)力矩都增大;運用量綱分析方法,提出了基于隨鉆參數(shù)的圍巖特性判別方法,計算結(jié)果表明:圍巖特性指標(biāo)值越低,圍巖越堅硬。(3)借助有限元動力分析軟件LS-DYNA,建立了PDC鉆頭破巖數(shù)值計算模型,仿真了鉆頭的鉆孔過程,得到了鉆進(jìn)速度和旋轉(zhuǎn)速度對鉆頭鉆壓及扭轉(zhuǎn)力矩的影響關(guān)系,結(jié)果表明:隨著鉆進(jìn)速度的增大,鉆頭鉆壓及扭轉(zhuǎn)力矩呈指數(shù)型增大;隨著旋轉(zhuǎn)速度的增大,鉆頭鉆壓和扭轉(zhuǎn)力矩呈反比例型減小。研究了巖性對鉆壓及扭轉(zhuǎn)力矩的影響,分析得到了相應(yīng)的圍巖特性指標(biāo)值,分析結(jié)果與試驗結(jié)果具有較好的印證性。
【關(guān)鍵詞】：鉆壓 扭轉(zhuǎn)力矩 鉆進(jìn)速度 旋轉(zhuǎn)速度 圍巖狀態(tài)
【學(xué)位授予單位】：中國礦業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2015
【分類號】：TD421
【目錄】：

• 致謝4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-18
• 1 緒論18-26
• 1.1 研究背景及意義18-19
• 1.2 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀19-23
• 1.3 本文主要研究內(nèi)容及方法23-26
• 2 PDC鉆頭破巖力學(xué)分析26-44
• 2.1 礦用液壓鉆機(jī)及PDC鉆頭簡介26-29
• 2.2 鉆頭的載荷作用分析29-31
• 2.3 影響切削齒受力的主要因素31-32
• 2.4 切削齒與巖體相互作用分析32-38
• 2.5 切削齒壓入巖體仿真分析38-41
• 2.6 切削齒的破巖作用分析41-43
• 2.7 本章小結(jié)43-44
• 3 隨鉆試驗及圍巖狀態(tài)分析44-64
• 3.1 隨鉆參數(shù)采集儀研制44-48
• 3.2 現(xiàn)場隨鉆試驗48-57
• 3.3 圍巖狀態(tài)分析57-63
• 3.4 本章小結(jié)63-64
• 4 PDC鉆頭破巖仿真分析64-84
• 4.1 仿真軟件簡介64-65
• 4.2 模擬方案及模型創(chuàng)建65-69
• 4.3 PDC鉆頭破巖過程仿真69-73
• 4.4 PDC鉆頭鉆進(jìn)工況仿真73-82
• 4.5 本章小結(jié)82-84
• 5 結(jié)論及展望84-86
• 5.1 主要結(jié)論84-85
• 5.2 研究展望85-86
• 參考文獻(xiàn)86-90
• 作者簡歷90-92
• 學(xué)位論文數(shù)據(jù)集92

【參考文獻(xiàn)】

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  本文關(guān)鍵詞：PDC鉆頭破巖機(jī)理及圍巖狀態(tài)識別技術(shù)研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

本文編號：299089