硬岩大口径竖井钻机刀具布置的几点认识

在硬岩大口径竖井钻井工程中,合理使用刀具是提高岩石破碎效率、节约钻井成本的决定因素之一,根据硬岩大口径竖井钻井工程的实际,参考国内外使用刀具的实践,提出了刀具合理布置的相关原则。     

破岩滚刀密封失效原因分析与防治

本文针对钻井法凿井中出现的破岩滚刀密封结构失效问题,分析了破岩滚刀密封结构失效的原因,提出了预防密封失效的技术措施.     

新型破岩滚刀高压密封结构设计及应用

竖井钻机破岩滚刀密封寿命已成为钻井法发展的瓶颈,针对现有破岩滚刀的密封结构,分析了钻井法凿井中滚刀密封失效的原因,根据目前钻井法深井作业需求,对破岩滚刀密封结构进行了改进,并进行了新型高压密封结构性能试验,结果表明该结构密封性能良好,符合深井竖井钻进破岩滚刀高压密封性能的要求。     

新型破岩滚刀高压密封结构设计及应用

竖井钻机破岩滚刀密封寿命已成为钻井法发展的瓶颈,针对现有破岩滚刀的密封结构,分析了钻井法凿井中滚刀密封失效的原因,根据目前钻井法深井作业需求,对破岩滚刀密封结构进行了改进,并进行了新型高压密封结构性能试验,结果表明该结构密封性能良好,符合深井竖井钻进破岩滚刀高压密封性能的要求.     

新型破岩滚刀高压密封结构设计及应用

竖井钻机破岩滚刀密封寿命已成为钻井法发展的瓶颈,针对现有破岩滚刀的密封结构,分析了钻井法凿井中滚刀密封失效的原因,根据目前钻井法深井作业需求,对破岩滚刀密封结构进行了改进,并进行了新型高压密封结构性能试验,结果表明该结构密封性能良好,符合深井竖井钻进破岩滚刀高压密封性能的要求。     

硬岩破岩滚刀密封失效原因分析与结构改进

硬岩钻井破岩使用的大都是球齿滚刀,随着井深的增加,滚刀所处的工作环境压力随之增加,当滚刀旋转密封耐压强度小于工作环境压力时,密封失效,洗井液进入滚刀油液密封腔内部,洗井液中含带的岩屑会导致滚刀轴承的破坏。针对某型国产滚刀,研究分析其密封失效的主要因素,提出改进其密封结构的技术措施并加以改进,改进后进行的滚刀密封压力试验结果表明,其旋转密封效果得到改善,较原滚刀使用寿命显著提高。     

高压耐磨双金属复合冶金楔齿滚刀的研制

通过对煤矿竖井钻机破岩楔齿滚刀失效原因分析及滚刀刀壳铸造工艺的改进,研发了双金属复合冶金楔齿滚刀,在保证刀齿耐磨性能的同时,降低了刀壳的加工成本。另外,对现有破岩滚刀密封结构的改进设计,满足了楔齿滚刀深井钻井作业8~10MPa耐高压的密封性能要求。新型的密封结构与铸造工艺延长了楔齿滚刀使用寿命,为钻井法的发展与应用提供了更为广泛的空间。     

硬岩大直径钻机用球齿滚刀破岩分析

从硬岩大直径竖井钻井工程的实际要求出发,分析了硬岩大直径竖井钻机用球齿滚刀破岩与轴压力、转速及洗井排碴等钻井工艺参数之间的关系,并给出了相关的计算公式;提出合理使用刀具应考虑的因素,并参考美国(休斯公司)、俄罗斯等国家的相关研究和试验结果,以某型钻机为例进行了定量分析。     

反井钻井硬岩滚刀研制与开发

针对目前反井施工钻进硬岩出现的破岩效率低、滚刀寿命短、成本高等问题,研制了适用于硬岩钻进的新型镐形镶齿滚刀,并通过镐形刀齿与锥形刀齿的对比试验及工程应用,分析了破岩效果,验证了该齿形破碎硬岩的合理性,对于反井钻井法的推广应用起到积极的作用。     

竖井钻机用楔齿滚刀失效探讨

针对目前竖井钻机用楔齿滚刀使用寿命短、成本高等问题,分析了楔齿滚刀常见的刀齿、刀壳、轴承和密封等失效形式及其形成的原因。并从轴承结构、密封结构、边刀刀壳背锥结构、刀壳铸造工艺和滚刀装配工艺等方面提出了改进技术措施,使压差补偿活塞运动到底部的时间从306h提高到了517 h,刀齿和刀壳外圈的硬度从HRC37～41提高到HRC50～56,提高了滚刀的密封效果和耐磨性。避免滚刀发生突发性的早期失效,从而延长滚刀的使用寿命,缩短钻井时间,提高钻进效率,降低钻井成本。     

复合地层TBM双滚刀破岩过程数值流形模拟研究

大型交通、矿山和水利工程TBM施工中不可避免会遇到复合地层,复合地层中TBM双滚刀破岩特征与均质岩层有较大差异。基于数值流形方法处理非连续问题的能力,引入弱不连续物理覆盖来对复合地层层理面进行表征,提出了模拟裂隙网络扩展过程的数值流形算法,进一步建立了模拟复合地层滚刀破岩过程的数值流形模型。同时,对软硬不均复合地层中不同刀间距的双滚刀破岩过程进行了模拟分析,研究发现：在相同贯入度下,不同滚刀间距的应力分布均具有明显的不对称性,硬岩中滚刀推力远高于软岩,从而易造成滚刀偏磨;当滚刀间距为100 mm时,两滚刀间岩片厚度达到最大值23.7 mm,刀间距增大或减小时,岩片厚度均出现降低趋势;不同刀间距条件下,软岩的破碎率均高于硬岩,其中软岩破碎率随刀间距的增加而增大,硬岩破碎率则在刀间距为100 mm时达到最大值10.5%。上述结果表明,在复合地层中,岩性对于TBM岩机安全及破岩效果的影响要大于滚刀间距,研究成果可以反映复合地层滚刀破岩规律。     

Hard Rock Mining with the Use of New Cutting Tools

The new designs of tools for hard rock mining are presented, as well as the results are cited for the experiments on the laboratory stand constructed in the University of Mining and Metallurgy of Krakov. The tests were conducted by cutting artificial rock samples with the use of standard and new mining facilities. The rotary picks and non-symmetric disc cutters of new structures were applied.     

深部坚硬顶板厚煤层开采冲击矿压规律及防治技术

以古城矿深部坚硬顶板厚煤层开采为研究背景,分析了2103工作面冲击矿压事故的诱因,总结了矿井冲击矿压的规律,得出了深部厚煤层开采冲击显现更加频繁,事件能量及影响范围更大,以及断层及覆岩活动是诱发冲击矿压的主要因素。同时,指出了深部厚煤层卸压时效较短,并基于矿井实际条件提出了基本卸压措施和补强卸压措施。以大直径钻孔、煤体及顶底板爆破等技术手段,对巷道及工作面采取相应的卸压措施,以钻屑法为点检测手段验证卸压效果。现场实践表明,该措施能够有效防治冲击矿压,降低了冲击事故的发生。     

重庆南桐矿区瓦斯抽放孔快速钻探技术措施

针对研究区岩层性质和技术状况，通过钻具的优选和合理级配，以及钻进方法、钻头类型与参数、钻进工艺、操作技术的研究，得出一套提高钻孔钻进速度的技术措施，在研究区软-坚硬互层地层瓦斯抽放钻孔施工中，台月效率比原来提高80％以上。     

巨斑状花岗岩条件下TBM大直径盘形滚刀磨耗规律

以我国首次采用20英寸滚刀的东北某特长隧道TBM工程为背景,基于8.5 m直径TBM现场实际掘进4 167 m获取的刀具磨耗数据,对刀盘不同刀位刀具磨损规律以及刀具磨损与围岩特征的相关性进行了研究,结果表明：从刀盘中心到边缘的刀位不同,刀具磨损速度总体呈现增加的趋势;在抗压强度80~130 MPa巨斑状花岗岩条件下,面刀每延米磨损量为0.025 mm,每把面刀可掘进长度634 m;刀具磨损与围岩类别及磨蚀性存在很大相关性,随着围岩节理裂隙增多和岩石磨蚀指数降低,刀具磨损和消耗明显下降。     

湘河大泉钒矿复杂地层钻进技术

湘河大泉钒矿钻探施工中所遇到的主要问题是第四系黄土层及坡积砾石、细砂岩风化层较厚,上部破碎,钻孔坍塌、掉块严重,下部矿层呈粉状粘土岩,取心难度十分大,成孔困难,导致勘探工程进展缓慢。经过现场及时分析原因,采取有针对性的钻探工艺及其他技术措施,有效地解决了这些问题。     

渭北煤田澄合矿区复杂地层钻孔施工技术

渭北煤田澄合矿区属典型复杂地层,钻探施工难度大,钻探效率低。通过对钻探施工中的难点进行分析,总结了本地区钻探施工技术经验,针对钻探施工中存在的厚黄土层钻进、钻孔漏失和坍塌、岩石坚硬、粉煤采取等问题,提出了应对的技术措施和钻进施工工艺。     

TBM破岩机理的三维FEM-SPH耦合算法

采用改进的有限元-光滑粒子流体动力学耦合（FEM-SPH）的方法,建立了TBM单滚刀和双滚刀破岩的三维数值耦合模型,研究了TBM破岩机理,研究结果表明,压碎区形成阶段,在单滚刀推力的作用下,微裂纹向下扩展形成扇形破坏区;在切向力的作用下,微裂纹向前扩展形成另一个扇形破坏区,两个扇形破坏区组成了锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,侧向裂纹的扩展速度大于中央裂纹的扩展速度;在微裂纹扩展阶段,中央裂纹的扩展速度大于侧向裂纹的扩展速度;当滚刀向岩体的边缘滚动时,边缘部位的岩石以扇形失效;压碎区形成阶段,每个滚刀单独作用在岩石上,在每滚刀的下方形成一个锥形破坏区;在微裂纹形成阶段,由于滚刀之间的相互作用,赫兹裂纹改变扩展方向;在微裂纹扩展阶段,赫兹裂纹连接和贯通,形成岩片。     

深埋坚硬煤岩大采高长壁工作面矿压观测及显现规律

针对深埋坚硬煤岩大采高长壁工作面矿山压力显现强烈、煤壁片帮严重、顶板控制效果较差等问题,以红庆河煤矿3-1101大采高综采工作面为例,介绍了深埋坚硬煤岩大采高长壁工作面矿山压力的观测方案和实施方法。通过现场观测和相关数据分析,得出了该工作面矿山压力显现规律、特征、液压支架工作状态和工作面煤壁片帮等结果。提出了相应的安全技术措施和建议,以有效满足控制深埋坚硬煤岩大采高长壁工作面顶板和煤壁片帮的要求,为类似煤层的安全高效开采提供较好的参考依据。