本文關(guān)鍵詞：地下多層空區(qū)探測(cè)鉆探技術(shù)及工藝研究

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【摘要】：地下自然形成的溶洞型空區(qū)或由于采礦活動(dòng)形成的采空區(qū),對(duì)人類的安全生產(chǎn)和正常生活秩序造成危害,對(duì)地下空區(qū)進(jìn)行探測(cè)以了解空區(qū)的詳細(xì)位置和空區(qū)形態(tài),并根據(jù)探測(cè)獲取的情況采取相應(yīng)的處理措施是有效避免空區(qū)塌陷產(chǎn)生次生災(zāi)害的重要手段。目前主要采用物探手段進(jìn)行空區(qū)探測(cè),由于地下不同地質(zhì)體均可能在地球物理數(shù)據(jù)上產(chǎn)生相似的效果,因此其解釋結(jié)果具有不確定性,導(dǎo)致采用物探方法進(jìn)行空區(qū)探測(cè)的精度極低,尤其是在重力方向上垂直分布多層空區(qū)的情況。采用鉆探方法結(jié)合鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀能夠精確獲取下覆空區(qū)的位置和空區(qū)形態(tài),是目前礦山空區(qū)探測(cè)的主要應(yīng)用手段。但傳統(tǒng)正循環(huán)鉆進(jìn)是依賴于孔壁形成排渣通道的鉆進(jìn)工藝,采用普通正循環(huán)鉆探方法只能對(duì)單層空區(qū)進(jìn)行探測(cè),而我國(guó)大量礦山由于早期亂挖盜采等存留有大量不明地下多層采空區(qū),成為我國(guó)礦山安全生產(chǎn),尤其是實(shí)現(xiàn)整合后采用露天開(kāi)采礦山安全生產(chǎn)的主要制約因素之一。貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)兼具沖擊回轉(zhuǎn)鉆進(jìn)的高鉆效優(yōu)點(diǎn),同時(shí)具有反循環(huán)排渣不受地層影響的優(yōu)勢(shì),已在各類鉆井勘探行業(yè)得到廣泛應(yīng)用,由于其排渣不依賴于鉆孔壁與鉆具形成的環(huán)空,因此將其應(yīng)用于多層空區(qū)鉆探能夠克服傳統(tǒng)鉆探方法在鉆遇第一層空區(qū)后繼續(xù)鉆進(jìn)無(wú)法排渣的難題,同時(shí)由于貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)所用鉆具系統(tǒng)中心通道能夠提供直達(dá)下覆空區(qū)的暢通通道,為安全起下鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀提供保障,采用貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)結(jié)合鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀進(jìn)行地下多層空區(qū)探測(cè)的工藝方法是解決礦山多層空區(qū)探測(cè)難題的有效技術(shù)手段。論文以太鋼嵐縣袁家村鐵礦多層空區(qū)探測(cè)項(xiàng)目為依托,采用貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)結(jié)合鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀開(kāi)展了地下多層空區(qū)探測(cè)用鉆探技術(shù)及工藝方法的研究,為地下多層空區(qū)探測(cè)尤其是露天礦山下伏不明空區(qū)精準(zhǔn)探測(cè)提供解決方案。論文的主要研究?jī)?nèi)容包括:一、針對(duì)袁家村鐵礦地層條件和地下多層空區(qū)分布特點(diǎn)及現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)、鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀等的特點(diǎn),專門(mén)設(shè)計(jì)了允許鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀從鉆具中心下入空區(qū)內(nèi)的大通孔直徑貫通式潛孔錘、反循環(huán)鉆頭、雙壁鉆桿,針對(duì)現(xiàn)場(chǎng)鉆機(jī)的特點(diǎn)配套設(shè)計(jì)了適用于反循環(huán)鉆進(jìn)的大直徑中心通孔主軸的鉆機(jī)動(dòng)力頭,以及其它配套鉆探輔助工具,并開(kāi)展了多層空區(qū)探測(cè)野外試驗(yàn)工作,根據(jù)野外試驗(yàn)情況制定了貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)結(jié)合鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀對(duì)多層空區(qū)探測(cè)的工藝方法。二、論文采用計(jì)算流體力學(xué)結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)初步對(duì)風(fēng)動(dòng)潛孔錘性能開(kāi)展了三維數(shù)值模擬計(jì)算研究工作,初步實(shí)現(xiàn)采用有限元計(jì)算方法對(duì)風(fēng)動(dòng)潛孔錘的性能進(jìn)行預(yù)測(cè),該方法可用于對(duì)風(fēng)動(dòng)潛孔錘進(jìn)行輔助設(shè)計(jì)和優(yōu)化設(shè)計(jì)。三、論文對(duì)袁家村鐵礦山地下多層空區(qū)探測(cè)的現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)中由于孔內(nèi)鉆渣屑等排出不及時(shí)造成卡、埋鉆等問(wèn)題,提出采用拉瓦爾噴管式內(nèi)噴孔結(jié)構(gòu)的反循環(huán)鉆頭替代現(xiàn)有普通直圓孔型的內(nèi)噴孔反循環(huán)鉆頭以提高鉆頭的反循環(huán)能力,并通過(guò)數(shù)值模擬方法和室內(nèi)試驗(yàn)研究對(duì)拉瓦爾噴管式內(nèi)噴孔反循環(huán)鉆頭的孔底局部流場(chǎng)特征和反循環(huán)抽吸能力進(jìn)行了大量的研究工作,試驗(yàn)結(jié)果表明,采用拉瓦爾噴管式內(nèi)噴孔反循環(huán)鉆頭能夠大幅提高鉆頭的反循環(huán)能力。論文的主要?jiǎng)?chuàng)新點(diǎn)有:(1)首次提出采用貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)結(jié)合鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀對(duì)地下多層空區(qū)進(jìn)行探測(cè)的工藝方法,試驗(yàn)證明該方法能夠?qū)Φ叵露鄬涌諈^(qū)進(jìn)行精確的探測(cè)。(2)首次采用計(jì)算流體力學(xué)結(jié)合動(dòng)網(wǎng)格技術(shù)實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)動(dòng)潛孔錘進(jìn)行三維有限元數(shù)值模擬,該方法的實(shí)現(xiàn)對(duì)風(fēng)動(dòng)潛孔錘的計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)提供了一種解決方案,能大幅提高風(fēng)動(dòng)潛孔錘設(shè)計(jì)的效率并降低設(shè)計(jì)成本。(3)論文提出采用拉瓦爾噴管式內(nèi)噴孔結(jié)構(gòu)的反循環(huán)鉆頭以提高鉆頭的反循環(huán)能力,數(shù)值模擬方法和室內(nèi)試驗(yàn)研究均表明,該結(jié)構(gòu)能夠有效提高反循環(huán)鉆頭的抽吸能力。目前,隨著我國(guó)礦山資源整合力度的加強(qiáng)和采用先進(jìn)露天開(kāi)采技術(shù)的推廣,礦山下伏不明采空區(qū)對(duì)礦山安全生產(chǎn)的影響較為突出,進(jìn)一步加強(qiáng)對(duì)礦山采空區(qū)尤其是下覆多層采空區(qū)探測(cè)技術(shù)的研究尤為重要。本文針對(duì)采用鉆探方法進(jìn)行空區(qū)探測(cè),提出了采用貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)結(jié)合鉆孔式3D激光探測(cè)掃描儀對(duì)地下多層空區(qū)進(jìn)行探測(cè)的工藝方法,實(shí)踐表明,該鉆探工藝方法能夠有效解決礦山多層空區(qū)的探測(cè)問(wèn)題,是一種具有推廣意義的礦山多層空區(qū)探測(cè)技術(shù)。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：博士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：P634.5

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6 陳家旺;殷琨;王安;;貫通式潛孔錘在巖溶地層反循環(huán)水文水井鉆進(jìn)試驗(yàn)研究[J];施工技術(shù);2007年01期

7 全志剛;;貫通式潛孔錘在新疆白干湖鎢錫礦區(qū)鉆探施工的應(yīng)用效果[J];探礦工程(巖土鉆掘工程);2008年01期

8 劉軍;王春毅;何亞青;楊建敏;;貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)在探礦中的應(yīng)用[J];采礦技術(shù);2007年02期

9 博坤;殷琨;王茂森;;貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆進(jìn)技術(shù)在礦區(qū)勘探中的應(yīng)用研究[J];金屬礦山;2009年03期

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1 李剛;殷琨;彭枧明;;貫通式潛孔錘反循環(huán)鉆頭有限元分析及優(yōu)化[A];2010'中國(guó)礦業(yè)科技大會(huì)論文集[C];2010年

2 陳震;周合清;劉保德;;貫通式潛孔錘反循環(huán)連續(xù)取芯鉆進(jìn)技術(shù)應(yīng)用[A];河南地球科學(xué)通報(bào)2011年卷（下冊(cè)）[C];2011年

3 劉廷政;鄭喜彥;;大直徑貫通式潛孔錘局部氣舉反循環(huán)鉆進(jìn)工藝研究[A];中國(guó)水利學(xué)會(huì)地基與基礎(chǔ)工程專業(yè)委員會(huì)第十一次全國(guó)學(xué)術(shù)技術(shù)研討會(huì)論文集[C];2011年

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