双向气动冲击机构配气行程设计研究

冲击回转挤密法钻进是一种先进的土层锚杆成孔工艺方法[1]。双向气动冲击机构是其成孔设备双向气动潜孔锤的核心机构,配气行程长度的设计是否合理关系到潜孔锤正向冲击时的工作性能及能否实现有效的反向冲击。在分析配气原理的基础上,采用分段计算法,结合有限差分原理对双向气动冲击机构的配气行程长度设计进行了研究,并提出了双向气动冲击机构配气行程长度比的设计参考值。     

潜孔锤回转机构研究

将传统的潜孔锤与凿岩机相结合,研究了潜孔锤孔底回转机构,介绍了一种新型的潜孔锤。借鉴凿岩机的转钎机构,利用活塞的回程能量带动钻头旋转。经过研究表明,这种新型的潜孔锤,不用钻机,只用空压机带动潜孔锤,可以实现冲击与回转,为我国大口径帷幕工程、水利水电工程及非开挖工程等效率的提高提供了新的工艺方法。     

新型双作用液动锤的研究

针对传统射流式和射吸式液动锤在坚硬岩层中施工近水平孔或仰孔时效率低下的情况，根据普通液动锤的工作原理，设计了一种阀控式双作用液动锤。结合液动锤的结构特点，利用牛顿第二定律，建立了液动锤的活塞的动力学模型，编制了Matlab软件的M文件，对液动锤的活塞在回程和冲程阶段的启动性能进行了仿真分析；研制了1台Φ89 mm液动锤样机，进行了试验室和井下工业性试验，验证了液动锤的冲击性能与设计的合理性，为煤矿井下及隧道坚硬岩层的近水平孔或仰孔施工提供了一种可供借鉴的方法。同时，通过试验发现液动锤的配流元件容易出现划伤、变形等快速磨损问题，为液动锤的可靠性研究提出了新的方向。     

大直径潜孔锤冲击能量传递模拟试验研究

通过大量的试验研究发现，影响大直径潜孔锤冲击能量传递的因素可归纳为：冲锤与钻头体质量比；冲锤与钻头体直径比；钻压大小等，这一规律的发现使潜孔锤与钻头达到了合理的级配，提高了能量利用率，从而提高了潜孔锤使用效果。     

高温硬岩空气潜孔锤钻头设计

干热岩试验性开发井钻井施工,在高温硬岩的地层条件下,如何实现高效钻进仍存在很多技术难点。空气潜孔锤钻进技术是解决硬岩地层钻进的有效方法之一,潜孔锤钻头是空气潜孔锤钻进的关键器具。根据青海共和干热岩GH-01井空气潜孔锤钻进技术应用情况,分析探讨了空气潜孔锤钻头断齿、掉齿、磨损严重、使用寿命短等问题,从钻头结构设计、钻头材料选取、钻头冷压固齿工艺等几个方面对空气潜孔锤钻头进行了优化。固齿优化过程中采用有限元分析方法,对钻头冷压固齿过盈量进行仿真分析计算,根据分析计算结果确定最优固齿过盈量。通过对潜孔锤钻头结构、材料、加工等优化,为适用于高温硬岩的空气潜孔锤钻头研制提供了借鉴。为提高空气潜孔锤钻进综合效率,为干热岩钻探开发提供了技术支持和技术储备。     

风动潜孔锤在北京地铁长螺旋旋(定)喷搅拌帷幕桩施工中的应用

本文介绍了长螺旋旋喷搅拌桩在北京地铁明挖车站帷幕施工中的应用情况,在遇到坚硬的地下障碍物时引入了风动潜孔锤形成长螺旋潜孔锤振动旋喷桩,较好地克服了地下障碍,顺利完成帷幕桩施工。为同类情况下施工帷幕桩提供了有益的借鉴。     

一种新型节能气动潜孔锤的初步研究

气动潜孔锤是一种高效的凿岩工具,应用广泛,但气动潜孔锤存在着能量利用率低、耗气量大等缺陷.提出的差动容积式气动潜孔锤,完全改变了传统气动潜孔锤的双面配气结构,从机理性的层面保证了新型气动潜孔锤的节气、节能和高效的特点;预计其能量利用率比已有的潜孔锤提高20%,工效提高20%.     

风动潜孔锤钻进效率敏感性灰色关联法分析

分析了影响风动潜孔锤钻进效率的影响因素,利用实验数据建立了数学模型,然后根据灰色关联分析法对各影响因素进行敏感性分析,得到各个影响因素与钻进速度的关联程度。利用敏感性分析结果可以针对提高风动潜孔锤钻进效率采取科学措施,更有利于规范管理。     

贯通式潜孔锤气力喷反钻具系统

介绍了贯通式潜孔锤气力喷反钻具系统的工作原理、结构设计、钻具特点及测试和生产试验情况。     

提高高风压潜孔冲击器活塞寿命的途径

活塞是高风潜孔冲击器中最重要的零件，本文以提高冲击器的使用寿命为目的，采用了优化活塞结构，合理选择材质，严格加工要求，正确制定热处理工艺方案等必要措施。     

潜孔锤反循环钻进技术及应用

贯通式潜孔锤的研制为流体介质反循环开辟了通道。采用计算机模拟仿真电算方法，实现了潜孔锤的计算机辅助设计，优化了潜孔锤性能、将多喷嘴引射器原理用于钻头的结构设计，使反循环形成稳定可靠，并能取出柱状岩矿心。在复杂地层地质岩心勘探、水文水井钻凿、大直径硬岩基桩孔钻进等领域全面应用，取得了显著经济与社会效益。     

潜孔锤在硬岩钻进中的应用

通过现场试验,得出了适用于井下破碎坚硬岩石钻进的潜孔锤风压、转速等性能参数,提高了钻进效率。实践证明,空气潜孔锤是提高破碎坚硬岩石钻进效率的有效途径。     

多工艺空气钻进技术及其新进展

多工艺空气钻进技术具有很多优点,多年来除在水井、地热井广泛应用外,现煤矿瓦斯排放井、煤层气井、油气田井、太阳能井及各种大口径工程施工孔也已成为应用的热点。实践已充分证明,气动潜孔锤钻进技术,气举反循环钻进技术最受青睐。介绍了气动潜孔锤和气举反循环钻进技术的发展概况、工作原理、操作要点及应用的注意事项等。     

气动潜孔锤钻进用孔口密封装置优化设计

气动潜孔锤钻进具有效率高的优点,是矿山地面应急救援孔、煤层气井和水井等施工中重点考虑的工艺方法。其缺点是在钻进过程中,孔口会出现大量粉尘。孔口密封装置的作用是实现孔口的密封净化,并将返出的粉尘导向远离孔口的沉渣池。介绍了气动潜孔锤钻进用孔口密封装置的设计,并通过计算流体力学分析,对设计进行了优化,最后进行了现场试验,证明了孔口密封装置完全满足了气动潜孔锤钻进的需要。     

气动潜孔锤钻进技术在云南旱区找水工程中的应用

介绍了采用空气潜孔锤及纵向割缝型UPVC井管技术施工云南楚雄"科技抗旱井"工程,重点阐述了气动潜孔锤钻进技术在坚硬破碎基岩地区水文水井工程中的技术难点、钻进工艺及成井工艺。针对钻进过程中出现的问题,提出钻具改进措施,取得了显著的实钻效果。该工程采用潜孔锤钻进技术提高了钻进效率,减少了工程造价,水井的出水量、水质等各项指标均达到设计要求,获得了良好的经济及社会效益。     

气动冲击器活塞的非线性有限元分析

应用有限元软件ANSYS,建立了非线性接触有限元分析模型,分析了活塞与钻头碰撞的整个过程,得出了各个时刻的应力应变情况,以及关键节点的密塞斯应力和径向位移随时间的变化曲线。活塞应力最大的位置与活塞经常断裂处相吻合。     

基于LS-DYNA的贯通式潜孔锤反循环钻头强度的优化分析

通体花键式贯通式潜孔锤反循环钻头在实际施工中尾部较易损坏,影响反循环钻头的使用寿命。为提高反循环钻头的使用寿命,对反循环钻头尾部结构进行了优化设计,并采用非线性动力学仿真软件LS-DYNA对改进前后的反循环钻头进行了仿真分析。分析结果表明:由于在冲锤的高频冲击作用下,反循环钻头尾部易出现较大的局部应力集中,导致钻头体出现疲劳破坏;通过对钻头尾部结构设计优化后,与通体花键式反循环钻头相比,新结构钻头在无泄风槽情况下,应力集中值减小44%,在有泄风槽的情况下,应力集中值减小19%。数值模拟分析表明,优化后能大幅度提高钻头寿命。     

CJ-130型双向气动潜孔锤的研制

针对以往锚固孔钻机在滑坡地层极易引起卡钻事故,无法退出而报废的问题,研制了一种可进行双向冲击的气动潜孔锤.介绍了该潜孔锤的性能参数、工作原理及结构组成,并结合其能够进行双向冲击的结构特点,阐明了该气动潜孔锤的设计思路,同时对虚拟样机进行了性能校核计算,验证了该设备的可行性.经现场使用,效果良好.     

潜孔冲击器活塞寿命分析

本文从分析潜孔冲击器活塞的载荷及破坏情况入手，介绍了一些提高活塞寿命的措施。     

虚拟样机技术在地质工程机械领域的应用研究

基于对国内地质工程机械的研发现状的考虑，根据虚拟样机技术的特点，讨论了在地质工程机械领域实施虚拟样机技术的必要件，并提出了建立地质工程机械虚拟样机的策略。联合PRO／E、ANSYS及ADAMS建立了气动潜孔锤的虚拟样机模型，对气动潜孔锤虚拟样机进行了仿真，阐明了虚拟样机技术在地质工程机械领域的应用前景。