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《螺旋鉆進技術(shù)在松軟煤層瓦斯預抽鉆孔施工中的應用.pdf》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫。
1、··安全高效珠擴地質(zhì)保降技術(shù)及應用螺旋鉆進技術(shù)在松軟煤層瓦斯預抽鉆孔施工中的應用,,,李泉新石智軍孫榮軍郭涌,!煤炭科學研究總院西安研究院陜西西安?##?,%干式螺摘要本文介紹了在松軟煤層鉆進過程中一種有效的方法旋鉆進技術(shù)并時其,利—排粉機理及鉆進工藝參數(shù)進行理論分析用此技術(shù)指導陽泉三礦和新元礦松軟煤層鉆進成孔。取得較好的效果%&螺旋鉆進&螺旋鉆桿&鉆壓&關(guān)鍵詞松軟煤層轉(zhuǎn)速近,,,年來隨著煤炭生產(chǎn)規(guī)模的擴大和開采深度的加深煤礦瓦斯事故頻繁發(fā)生為了避免瓦斯事,,,故的發(fā)生許多煤礦采取了在本煤層中鉆孔預抽放瓦斯釋放瓦
2、斯壓力但大多數(shù)礦井煤層透氣性,,,,、,差煤質(zhì)松軟甚至有動力現(xiàn)象或突出危險使煤層預抽鉆孔打鉆難度極大塌孔卡鉆嚴重鉆孔,,,。打不深致使瓦斯抽放效果差不能很好地滿足生產(chǎn)和開發(fā)的要求影響了煤礦生產(chǎn)的正常進行所以。如何解決松軟煤層鉆進成孔問題對于我國煤礦生產(chǎn)具有極其重要的意義螺旋鉆進,,螺旋鉆進屬于干式鉆進它是利用鉆機齒筒所產(chǎn)生的動力通過光鉆桿傳遞給螺旋鉆桿至鉆頭孔,“底及孔壁產(chǎn)生的鉆屑則由螺旋鉆桿排至孔外實際上螺旋鉆桿和鉆孔之間組成了一個螺旋運輸”。%機螺旋鉆進具有以下優(yōu)點,,,!??由于螺旋鉆桿能及時輸出所鉆下的煤粉無重
3、復破碎現(xiàn)象而且能減少對煤的擾動也沒,&有靜液柱壓力影響孔底煤的破碎所以在軟煤中鉆進效率高!(?鉆進過程中,螺旋鉆進不需要沖洗介質(zhì),因而減少了配置和輸送沖洗液的輔助工作,適合,,&在井下無水或水供應不足的情況下鉆進而且減少對孔壁的破壞成孔率高,&!)?鉆進輔助設備少減少了工人的勞動強度、,!?鉆進過程中振動噪音少減少了鉆桿因振動對孔壁的影響&。!?在鉆進過程中可有效地避免由于瓦斯含量過大而產(chǎn)生噴孔現(xiàn)象(螺旋鉆桿的輸煤機理,,以距離螺旋軸線&。?的運動速度處的煤顆粒?作為研究對象當鉆桿以角速度繞軸旋轉(zhuǎn)時。,,。?可由圖的
4、速度三角形求解葉片上+點的線速度、可用矢量./表示方向為沿+點回轉(zhuǎn)的,,。切線方向&?相對于螺旋面相對滑動的速度平行于+點的螺旋線切線方向可用矢量/0表示當,,。%)不考慮葉片摩擦時則?絕對運動的速度應是螺旋面上+點的法線方向可用矢量.0表示由,。,。甲,于煤與葉片有摩擦煤顆粒?運動速度的方向應與法線偏轉(zhuǎn)一摩擦角對進行分解可得到煤。,。%&和圓周速度。%%,。(顆粒的軸向速度就是煤的輸出速度而則對煤的輸出速度有阻止和干擾,可計算出煤軸向移動的速率為%根據(jù)煤顆粒?運動速度圖!圖??的分析、叨嫌田腸探與嫌田鉆探圖?煤顆
5、粒運動速度分析231,‘二4.56、幾一拼‘6267麗,式中乙螺旋葉片的螺距8&—,2螺旋鉆桿的轉(zhuǎn)速978:2&—,“6口點的螺旋升角!?&—,拼煤與葉片間的摩擦因數(shù)拼二;62侶—,“。滬煤對螺旋面的摩擦角!?—)螺旋鉆進設備與工藝)<螺旋鉆進設備,螺旋鉆進使用的鉆機和一般鉆探設備并沒有多大差別主要是在鉆具組合和鉆進工藝參數(shù)上具有。,,獨特性螺旋鉆具使用的螺旋鉆桿是將普通鉆桿作為芯桿在芯桿上焊接螺旋葉片葉片的尺寸和螺。,,旋參數(shù)都要和芯桿匹配螺旋鉆頭是在鉆頭芯體上按照一定規(guī)格焊接翼片鉆頭前部設有錐形導向。。這樣有利于排
6、粉和保直鉆頭后部設置有反切削合金以利于提鉆時切削煤屑鉆桿之間或鉆桿與鉆頭,。,的連接可以采用絲扣連接也可以采用插接式連接在松軟煤層鉆進瓦斯抽放孔的過程中由于經(jīng)常,,。,出現(xiàn)鉆孔事故為了能夠很好地處理孔內(nèi)事故多采用插接式連接螺旋鉆具參數(shù)不同其排粉效果,。不同所以螺旋鉆桿參數(shù)的優(yōu)化非常重要,螺旋鉆桿的優(yōu)化可以利用螺旋鉆桿的輸煤生產(chǎn)率為目標函數(shù)把其結(jié)構(gòu)參數(shù)和運動參數(shù)等可變參數(shù)作,。為設計變量在一定的約束條件下進行優(yōu)化設計,、、、由理論分析可知螺旋鉆桿的輸煤生產(chǎn)率受螺旋鉆桿內(nèi)徑螺旋鉆桿轉(zhuǎn)速螺旋鉆桿的螺距螺,,旋鉆桿葉片的升角及螺
7、旋鉆桿的填充率等個不確定參數(shù)制約而在螺旋鉆進過程中個不確定參,利、數(shù)都有各自的約束條件用虧個參數(shù)的約束條件及螺旋鉆桿輸煤生產(chǎn)率的目標函數(shù)進行數(shù)學建模計算。,機編程計算得出螺旋鉆桿有關(guān)結(jié)構(gòu)參數(shù)的最優(yōu)值這樣螺旋鉆桿的排粉量就會達到最優(yōu)值能最。大限度減少在松軟煤層鉆進過程中由于煤粉過多而產(chǎn)生的抱鉆等鉆孔事故的發(fā)生)<(螺旋鉆進工藝,優(yōu)化的螺旋鉆具是確保松軟煤層鉆進成孔的關(guān)鍵然而在松軟煤層鉆進過程中不但要保證有好的螺旋,,。鉆具還要有適合松軟煤層鉆孔的施工工藝這樣才能順利地完成鉆進成孔在螺旋鉆進過程中。主要掌握給進壓力及螺旋
8、鉆桿的轉(zhuǎn)速·=·安全高效鑲擴地質(zhì)保陣技術(shù)及應用!??給進壓力,,,鉆機給進壓力的極限是固定的不同層段要掌握不同的給進壓力在鉆進過程中鉆進壓力不能太大,如果鉆進松軟煤層給進壓力太大,螺旋鉆頭來不及切削便被壓人煤層中,致使單位時間內(nèi)產(chǎn)粉量增大,而且螺旋鉆桿本身在旋轉(zhuǎn)過程中,由于螺旋葉片導粉時與煤粉相互作用而使螺旋鉆桿
