钻孔动力特性与多参量指标预测冲击地压的试验研究

发布时间：2024-02-01 15:38

　　冲击地压是煤岩体失稳破坏形成的重大动力灾害,严重影响煤矿安全开采。冲击地压灾害的发生造成巨大人员伤亡和财产损失。为有效对其进行准确防控,国内外众多学者利用钻屑法对冲击地压进行预测和评价。钻屑法是利用每米钻屑质量来表征煤体应力值进而预测冲击地压危险性以及评价危险等级的一种简单易行的方法。然而在煤矿井下应用钻屑法对冲击地压进行预测和评价过程中,一方面由于钻屑收集不全以及仅依靠钻屑量单一指标严重影响测试结果,另一方面矿井工作面开采煤层因注水不利于钻屑量的测试,最后一方面因在使用钻屑法钻孔过程中,经常出现吸钻和卡钻钻孔动力现象。因此,本文针对上述钻屑法存在的不足及吸钻和卡钻钻孔动力现象,开展钻孔动力特性与多指标预测冲击地压试验研究,旨在提高预测和评价冲击地压危险等级的可靠性,探索冲击地压动力灾害危险性和敏感性钻孔多参量新指标,提出深部煤岩动力灾害危险区精准探测新方法与技术。本文基于矿用钻机钻削破煤的力学模型及产屑和排屑模型,通过分析钻杆载荷特性和钻机产屑速度与排屑速度动态关系来分别揭示吸钻和卡钻的发生机理,并定性分析了钻孔多指标同煤体应力间的关系。随后利用课题组自主研发的钻孔多指标测试系统展开...

【文章页数】：103 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图1.1ZDY120S矿用架柱式钻机Figure1.1ZDY120Stypeminecolumndrillingrig

层存在应力集中区，区域内煤体结构变得极为不稳定，应力集中区煤体失稳破坏的风险进一步增加，从而诱发冲击地压[5-9]。根据统计，全国近些年发生冲击地压矿井数量已达132个，分布于18个省份中，其中山东省42个居首位，其余依次为黑龙江盛江苏盛河南盛河北盛山西盛辽宁省等，每年破坏性冲击....

图1.2ZQS矿用手持式钻机Fig1.2ZQStypeminehandhelddrillingrig

档姆缦战?徊皆黾樱?佣?辗⒊寤鞯匮筟5-9]。根据统计，全国近些年发生冲击地压矿井数量已达132个，分布于18个省份中，其中山东省42个居首位，其余依次为黑龙江盛江苏盛河南盛河北盛山西盛辽宁省等，每年破坏性冲击地压次数达几百次。目前针对冲击地压的预测，钻屑法是利用每米钻屑质量来表....

图2.2钻头

hXYr1FFPψγ煤岩剪切体切削刀具与煤剪切面岩的接触面钻头切削刀具F1r23Fm图2.1切削刀具受力示意图Fig2.1ForcesactingoncuttingtoolFpFMn1r20

图2.4简化的钻屑单元受力模型

gcuttingunitcoordinatesystem通过分析钻杆坐标系oxyz和切削单元坐标系1111zyxo的空间几何关系，可以得到空间中同一点在两个坐标系间的关系为：chhhhhhzzxzzyxyzyxxcossin-sinsincoscossinsincossincos....

本文编号：3892364