【摘 要】
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松软突出煤层由于煤质松软,瓦斯含量高,钻孔施工非常困难,容易出现喷孔、垮孔、卡钻等异常现象,导致钻孔成孔率低、成孔深度小等问题,这严重影响了钻孔瓦斯的预抽效果,因此松软突出煤层瓦斯抽放钻孔施工是世界抽放的难题,所以对松软突出煤层瓦斯钻孔成孔技术及配套钻具的研究相当重要。螺旋钻进技术由于其对孔壁扰动小、成孔率高等优点是解决松软突出煤层瓦斯预抽钻孔成孔问题的有效方法。本文首先对螺旋钻进技术的排粉机理进
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松软突出煤层由于煤质松软,瓦斯含量高,钻孔施工非常困难,容易出现喷孔、垮孔、卡钻等异常现象,导致钻孔成孔率低、成孔深度小等问题,这严重影响了钻孔瓦斯的预抽效果,因此松软突出煤层瓦斯抽放钻孔施工是世界抽放的难题,所以对松软突出煤层瓦斯钻孔成孔技术及配套钻具的研究相当重要。
螺旋钻进技术由于其对孔壁扰动小、成孔率高等优点是解决松软突出煤层瓦斯预抽钻孔成孔问题的有效方法。本文首先对螺旋钻进技术的排粉机理进行了研究,根据其排粉机理建立螺旋钻杆排粉率的数学模型,利用数学优化的方法将数学模型中钻杆的动力参数与结构参数进行合理的优化,通过室内螺旋钻进的模拟实验验证了螺旋钻杆优化的正确性。根据优化的结果对螺旋钻杆进行了加工;为了进行工业性试验对与螺旋钻杆配套使用的螺旋钻头进行了设计加工,并利用ANSYS软件对其强度进行了校核分析,确定了钻头翼片在使用过程中的危险破坏区域。
接着对螺旋钻进工艺进行了研究,对钻进中常遇到的钻孔事故及预防方法进行了系统的论述。最后利用本文设计加工的螺旋钻进设备在阳泉煤业集团三矿进行工业性试验,取得了较好的应用效果。
通过本文的研究表明配备优化钻具的螺旋钻进技术能很好的解决松软突出煤层瓦斯预抽钻孔成孔困难的问题,从而保证有效的钻孔长度,提高了钻孔的成孔率和瓦斯抽放效果,为煤矿的安全生产提供了保证。
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