水平螺旋钻进钻杆动力与结构参数优化设计

根据螺旋输送理论对螺旋钻杆的输煤生产率进行研究,确定影响螺旋钻杆排粉的6项参数,利用6项参数的约束条件及螺旋钻杆输煤生产率的目标函数进行数学建模,并利用微粒群和LabView软件对6项参数进行优化,以保证螺旋钻杆的排粉量达到最优值.     

水平螺旋钻杆结构参数对排粉量的影响

以螺旋输送机工作原理为基础,结合松软煤层钻孔的实际情况,构建了水平螺旋钻杆排粉量模型,推导了螺旋钻杆结构参数与排粉量的关系式,分析了螺旋钻杆外径、中心轴直径、螺距对排粉量的影响规律。结果表明:当转速等动力参数相同的情况下,螺旋钻杆外径、螺距和中心轴直径的大小对钻杆的排粉量影响均较大,且有合适的螺距和中心轴直径使排粉量达到最大值。     

基于MOFWA算法的采煤机螺旋钻杆参数的多目标优化设计

为了提升钻式采煤机的采煤效率,选取了以螺旋钻杆的内径、螺旋外径升角、螺旋内径升角及螺距为变量,并依据实际生产需要,选取以螺旋钻杆的能耗最低和最大输煤生产率为优化目标,并将多目标烟花算法(MOFWA)应用到螺旋钻杆参数优化过程中。实验结果表明,在保证采煤机各项参数要求的基础上,钻式采煤机的输煤生产率提高了30.83%,能耗则降低了4.89%。总体上提高了采煤机的采煤效率,可为钻式采煤机螺旋钻杆的参数设计提供依据。     

松软突出煤层新型钻进技术研究

低螺旋钻杆是为解决松软突出煤层钻进难题而发明的一种新型钻杆.为充分发挥低螺旋钻杆应用于松软煤层钻进的优势,根据实际应用情况,建立相应的排渣数值模型,分析低螺旋钻杆螺旋凸棱的宽度和螺距的变化对排渣效果的影响情况;根据在实际应用中配套钻机的动力参数,对低螺旋钻杆进行强度分析.研究结果表明,螺旋凸棱宽度l为14 mm,螺距s为80 mm,排渣效果最优,且钻杆强度的最小安全系数为1.87,钻杆加工参数优化设计合理.通过松软突出煤层钻进工业性试验,钻进深度和钻进效率提高显著.     

双动力螺旋钻杆合理参数模拟研究

为使肋骨钻杆在煤矿井下瓦斯抽排钻孔施工时达到最高的效率,在对肋骨钻杆的排渣机理进行分析研究的基础上,运用计算流体动力学(CFD)技术对钻杆螺旋叶片的结构参数进行数值模拟与优化。分析结果表明:φ98 mm的肋骨钻杆,螺旋叶片导程P=100 mm,叶片宽度L=16 mm,排渣效果最优。提出了通过改变叶片形状降低排渣阻力的观点,当叶片外棱边圆角R=4 mm时,相对传统矩形叶片,有效降低了排渣阻力,提升排渣区域整体排渣速度。     

螺旋钻采煤机钻杆的结构参数优化设计

在对螺旋钻杆的输煤机理进行分析研究的基础上,选择螺旋钻杆输煤生产率作为优化设计的目标,以钻杆叶片内径、钻杆工作转速、叶片螺旋升角和导程为设计变量,同时考虑了块煤率、浮煤量和单位能耗等因素的影响,建立了数学模型。     

煤电钻用螺旋钻杆合理螺旋升角的探讨

该文从建立螺旋钻杆排粉数学模型出发，对煤电钻用螺旋钻杆合理的螺旋升角进行了数值分析，结果表明，水平钻孔时，合理螺旋升角随钻粉与叶片之间的摩擦系数增加而减少，而受其它因素的影响较少；试验也表明．螺旋升角接近３０°时，排粉阻力小，排粉快，钻进速度提高８０％以上。     

刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的合理参数研究

为充分发挥刻槽钻杆应用于突出煤层钻进的优势,分析了刻槽钻杆螺旋槽宽度、深度、螺距的变化对排渣效果的影响情况。建立Φ50刻槽钻杆煤层钻孔三维模型,对不同参数的刻槽钻杆在钻孔内的排渣情况进行数值模拟。研究结果表明:螺旋槽宽度为12 mm,深度为1.1 mm,螺距为 76 mm ,排渣效果最优;通过突出煤层钻进工业性试验,钻进深度平均提高36.2%,钻进效率提高41.5%,且刻槽钻杆表面温差较小。     

碎软煤层钻进钻杆槽体结构优化与工程应用

高瓦斯碎软煤层具有煤体强度低、瓦斯含量高等特征,钻进过程中钻孔变形量大、易失稳破坏形成塌孔,导致钻孔深度浅、钻进效率低,进而影响了瓦斯抽采效率。为了提升刻槽钻杆在碎软煤层的应用效果,考虑螺旋槽体头数、螺距、槽深与槽宽等关键参数,采用EDEM与Fluent气固相间耦合的数值计算方法,构建刻槽钻杆钻进排渣模型,对比分析了刻槽钻杆的结构参数对排渣性能的影响。结果表明,增加螺旋槽体的头数,有利于增大排渣空间,提升钻杆的排渣效果;对于Ф50 mm的小直径刻槽钻杆,钻杆表面螺旋槽体设计为三头结构,相比单头和双头槽体,其排渣性能有明显提升;三螺旋刻槽钻杆螺距设计为252 mm、槽深为2.5 mm、槽宽为16 mm时,钻杆的排渣效果最优。通过现场工业性试验,钻进效果与煤矿使用的圆钻杆进行对比,三螺旋刻槽钻杆钻进深度提高11.5%,钻进效率提高35.4%,成孔率达到100%,在钻孔施工的过程中断钻、卡钻等打钻事故均未发生。     

煤矿复杂地层用螺旋异型钻杆结构数值模拟与优化

为使新型螺旋异型钻杆在煤矿井下复杂地层压风钻进时达到更好的排渣效果与钻孔成孔质量,采用正交试验设计方法,运用工程流体动力学(EFD)对螺旋异型钻杆的异型槽结构参数进行数值模拟优化,以得到最优的异型排渣槽结构。理论分析结果表明:异型槽数量N、异型槽结构形式、异型槽螺距P、异型槽深度d、异型槽宽度L这5个异型槽结构参数显著影响Ф73 mm螺旋异型钻杆的排渣效果。平底式螺旋槽、槽深d=6 mm、导程P=735 mm、槽数N=3条、L=40 mm为Ф73 mm螺旋异型钻杆的最优理论结构参数组合。