煤矿采空区尾管钻井工具的研究与应用

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煤矿采空区及其下部煤层蕴藏着大量煤层气资源,具有较高的开采价值,但受采空区地层特性和钻井技术制约,导致目前采空区煤层气开发难度大、进度慢.通过对现有工艺及固井悬挂器的改进和设计优化,研制出具有钻井功能的尾管钻井配套工具.经过室内检测及现场试验,研制的尾管钻井工具能够满足钻井承压、承扭、座挂及丢手等功能要求,为煤矿采空区安全高效钻井提供技术保障.尾管钻井工具及其工艺在煤矿采空区开发中具有较好的应用前景.
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为研究采煤机截齿不同安装角度下单齿截割煤壁的截割力特征,以MG650/1620-WD型采煤机为研究对象,运用LS-DYNA建立仿真模型.研究单截齿冲击角和倾斜角与滚筒截齿截割特性的关系,模拟不同冲击角和倾斜角截齿截割过程,研究截齿冲击角和倾斜角对单齿截割力以及截割平稳性的影响.利用MATLAB分别拟合冲击角和倾斜角与截割力的曲线方程,并利用曲面拟合的方法得到冲击角与倾斜角的最佳匹配值.结果 表明:随着截齿冲击角和倾斜角增大,单齿截割阻力呈先减小后增大的趋势;当冲击角为45°、倾斜角为8°时,单齿截割的平稳
隔爆型阀门执行器使用中突发爆炸情况时,密闭容积内压力迅速增高,可造成外部元器件端盖的结构应力发生很大变化,极易导致疲劳失效.对现有某阀门执行器端盖进行有限元分析,结果表明端盖中心处及拐角处都有应力集中,且最大值超过材料抗拉强度,抗爆性强度不足.对端盖应力集中的位置进行分析,同时考虑轻量化,提出优化措施,对优化模型在相同爆炸工况下进行动力学仿真模拟,结果表明,优化后端盖各点应力值分布相对均匀且在安全范围内,最大变形量也在安全值范围内.同时减轻了重量,大量生产可显著节约成本,提高经济效益.
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针对薄煤层开采中低矮巷道履带钻机施工困难的问题,设计了煤矿用低位孔全断面履带钻机,对其总体结构进行说明并给出了主要技术参数.在淮南顾桥煤矿进行了现场工业性试验,对钻机的各项动作及钻进能力进行了验证.试验结果表明,该钻机结构紧凑、遥控操作安全可靠,提高了现场钻孔施工效率,大幅降低了工人的劳动强度.
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以五爪钻机液压卡盘为依据,对卡盘的结构改进、卡盘卡瓦的材料选用和卡瓦淬火热处理进行了对比分析.通过对卡盘的改进和优化,使卡盘结构更合理,使用更方便.工业性试验结果表明,该卡盘比胶套式卡盘和碟簧式卡盘在使用时间和更换配件方面有着明显的优势,完全达到了设计要求,能够满足现场施工要求.
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