基于ANSYS/LS-DYNA液压凿岩工作参数的最优值及关联性研究

为充分认识影响凿岩速度的主次因素,合理地设定工作参数以提高凿岩速度,根据岩石破碎理论及波动力学构建数学模型,得出冲击力、轴推力及转钎速度工作参数的取值依据。在此基础上,基于ANSYS/LSDYNA仿真软件,采用单一变量法进行最优值仿真分析,验证理论研究结果 ,根据L9(34)正交规则表进行关联度分析,得出影响凿岩速度的敏感因素。最后进行实验研究,验证理论及仿真结果的准确性。结果表明:冲击力无最优值,冲击力值越大,凿岩速度越快;在一定冲击力及冲击频率下,轴推力及转钎速度存在最优值。冲击能与凿岩速度的灰色绝对关联度最大,即冲击能的改变对凿岩速度影响最大,其次是轴推力,转钎速度对凿岩速度影响最小。     

露天和井下凿岩技术现状及其发展方向

苏联采矿工业发展速度,要求在进一步改进和创制新型高效率凿岩机械和生产过程最大程度自动化的基础上,必须全力发展凿岩技术和提高凿岩效率。目前露天开采迫切需要高效率的钻机。认为压风排粉的滚轮凿岩是先进的方法,比钢绳冲击式穿孔效率高1-2倍。拟成批生产适于各种使用条件的三种(重、中重和轻型)滚轮钻机。指出滚轮凿岩效率在很大程     

基于多源信息融合的煤层气水平井随钻判识技术

针对目前采用单一数据源进行煤层气水平井随钻测量与判识的局限和不足,提出随钻测量与判识技术是煤层气水平井钻井施工过程中实现地质导向的关键,是钻头在目的层中顺利延伸的有力保障,充分利用多源信息融合技术处理不同信息源的优势,以BP神经网络作为融合算法,将综合录井数据与元素随钻测量技术进行融合,优选出与多源信息融合技术配套的元素随钻测量仪器,并设计了随钻测量仪器联机方案,确定了随钻判识功能实现的技术流程,建立了多源信息融合随钻判识网络。在沁水盆地某井利用基于多源信息融合的随钻判识网络进行实际应用可知,其可得到准确的判识结果。     

基于信息融合的矿井低压电网漏电保护算法研究

为有效提高矿井低压电网漏电保护的准确性和鲁棒性,提出了一种基于信息融合的煤矿井下低压漏电保护方法,即采用相电流分时比值法、暂态电流小波分析法进行漏电故障选线。通过采样计算,获得线路稳态相电流比值和暂态相电流互积求和比值,可准确可靠地辨识出各线路零序电流的大小关系,判断出漏电支路。Matlab仿真实验结果表明,该保护方法可将暂稳态电流进行信息融合,综合选线、发出报警信号或同时执行跳闸,实现了漏电保护,其判断结果准确可靠。     

基于差分进化算法的钻头波阻辨识研究

通过建立以透射系数为参数的钻头入、反射波状态方程,将冲击凿岩机械系统中钻头波阻特性参数估计转化为以透射系数为参数的非线性全局优化问题。基于差分进化算法,给出了一种辨识方法以求解这个全局优化问题。结合3种不同波阻特性的凿岩钻头冲击实验数据,对两种典型差分进化算法的有效性和实用性进行了研究,且与基于遗传算法和微粒群优化算法的辨识方法进行了性能比较。研究结果表明,所提方法在收敛性和鲁棒性方面均好于遗传算法和微粒群优化算法,所涉及的控制参数较少且工程应用上容易调整,为冲击凿岩机械系统中钻头波阻特性参数的离线辨识提供了一种新的方法。     

微处理机凿岩控制装置

目前正在研制以微处理机为基础的自动记录装置(AM),用以测、记录和处理凿岩过程的参数。如果判断正确,这些参数就能保证准确记录沿孔深以强度和裂隙单位表示的岩石性质的变化。这种装置可用于冲击式或旋转式钻机上。压力、液体流量、扭矩以及凿岩进尺或凿岩速度传感器可保证将凿岩过程参数变换     

D-S证据理论在变压器故障诊断中的应用

为了充分利用各种状态信息和已有的知识进行故障诊断,提出将故障树、遗传神经网络和D-S证据理论相融合进行故障诊断,从而扩大信息覆盖范围,增加了置信度,实现了决策层的时空信息融合,使得诊断结果更准确可靠。并通过变压器诊断实例证明此方法是有效可行的。     

花岗岩高温高压条件下冲击凿岩规律试验研究

利用中国矿业大学的“20 MN 伺服控制高温高压岩体三轴试验机”、大尺寸（200 mm×400 mm）花岗岩试样研究了花岗岩在高温高压状态下的冲击凿岩规律。研究结果表明,随着温度升高凿岩速度增大,当温度超过约150 ℃时,岩石裂隙数量增多,并且呈现出一定的塑性变形特征,不利于冲击能量的充分利用,冲击凿岩适用于钻进较低温度下（不超过１５0 ℃左右）的坚硬岩层;在高围压状态,冲击凿岩的单位破岩能耗随着温度升高而降低;在高温高压环境下,在一定钻压和冲击功率范围内,凿岩速度随着钻压或冲击功率的增大而增大,单位破岩能耗随着钻压的增大而减小。     

小直径凿岩爆破技术试验

目前，我局系统普查（短浅）坑道机械凿岩使用的YDT—30型电动凿岩机，其冲击功为450J，在坚硬岩石中打眼，穿孔速度很低，凿岩机零件损耗也较大。如何提高穿孔速度，在原有电动凿岩机性能不改变的情况下，我们采取了“三小”即小钎杆、小钎头、小药包的措施，通过五个多月的试验，收到了明显的效果。     

融合多源求参结果的开采沉陷稳健预计方法

为了克服单一求参模型由于求参结果不可靠、不精准造成的开采沉陷预计结果不稳健问题,重点研究了融合多源求参模型参数的开采沉陷稳健预计方法,并基于最小二乘原理推导了通用模型,构建了基于融合模矢法、遗传算法和模拟退火求参结果的开采沉陷预计新模型,并对模型的可行性进行了模拟实验验证。实验结果表明:新模型下沉预计误差及水平移动预计误差明显优于基于单一模矢法、遗传算法、模拟退火法反演的参数的下沉预计误差;融合多源求参模型参数的开采沉陷稳健预计方法具有一定抗差能力。     

气液联动凿岩设备在鲁中冶金矿业集团公司的应用

气液联动凿岩设备是一种新型高效凿岩设备，兼具气动和液压凿岩设备的优点。介绍了气液联动凿岩设备的原理、结构及其在鲁中冶金矿业集团公司的应用情况。其平均延米钻速为矿山现用气动凿岩设备的235％，随孔深增大，优势表现愈明显，已实现最大钻深27．2m，可以满足我国地下矿山高分段无底柱采矿的要求。     

钻孔冲击破岩掘进过程的数值模拟与工艺探讨

为解决现有硬岩掘进方法进尺效率低的问题, 提出了使用液压冲击设备进行超硬全岩巷道快速掘进的新工艺和新方法。通过APDL编程, 利用“生死单元”对超硬岩体的钻孔冲击破碎过程进行了模拟和分析, 并在锦州凌海白台子乡花岗岩采石场进行了现场工艺试验。结果表明, 钎杆冲击位置与钻孔的距离应控制在0.15～0.2 m, 钻孔半径以0.035 m为宜。钻孔冲击破岩的效率约为无钻孔冲击破岩效率的4倍, 钻孔冲击破岩可以实现硬岩掘进, 但工艺还有待进一步优化。     

GCF-20A型冲击-回转反循环工程钻机

GCF-20A型冲击-回转反循环工程钻机是以冲击钻进为主、回转钻进为辅的多功能钻机,可适应软、硬岩石等不同地层钻进的要求.阐述了该钻机技术参数及性能参数的合理选择、用途特点和使用效果.     

Analysis and Interpretation of Monitored Rotary Blasthole Drill Data

This paper is concerned with processing, analyzing and interpreting drill data. Our ultimate goal is to optimize mining operation by using information extracted from drill logs. Several factors that have great effects on the rotary drilling process are analyzed. To optimize drilling operation, relationships between the rate of penetration and the specific energy with other parameters were examined and analyzed by using real operation data, which yielded a set of optimal operating parameters. The concept of rock drillability is discussed. Two new parameters are introduced as drillability indicators. A series of maps constructed are useful as easy-to-understand visual frameworks for collecting, organizing, displaying and evaluating data. Results of this work have the potential to increase productivity and to reduce production cost by improved blast design and optimized drilling processes.     

大切削具钻头回转钻进的分析

根据刃具斜切入破岩的一些试验研究成果，分析了大切削具钻头的钻进过程，推导出了大切削具钻头进行回转钻进的机械钻速公式。     

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。     

岩石钻掘过程钻头受力动力学解析模型

为深入研究钻头在岩石钻掘这一动力学过程中的受力变化规律,对钻头的钻掘过程进行了系统的动力学分析,建立了描述钻头在岩石钻掘过程中力与运动间关系的微分方程组,归纳了运动条件下影响钻头受力变化的各种影响因素。在对钻头钻掘岩石的运动过程进行解析的基础上,提出了运动条件下钻头压入力和切削力的解析计算方法,并分别给出了压入力和切削力的动力学解析方程。进行岩石钻进力学测试实验,结合相关实验结果对动力学计算模型和静力学计算模型进行了对比分析,研究表明：钻头在钻掘岩石过程中的受力与其运动状态密切相关;在其它条件一定情况下,钻头所受的压入力和切削力均随钻头推进速度V的增加而增加。计算结果显示动力学解析模型比传统静力学计算方法更接近实验测量值,而且更有利于直观方便地指导工程实践。     

粘弹性岩石凿力-凿深特性和能量传递研究

针对冲击钻进过程中粘弹性岩石力-凿深特性和能量传递问题进行了研究, 得出了杆体活塞模型情况下的冲击凿深函数和力-凿深曲线, 进一步分析了其能量传递过程和效率。结果表明, 弹粘性岩石的力-凿深曲线受速度阻尼的影响, 随着粘度增大, 其初始力从0点逐渐抬高, 最大凿深u_max逐渐变小; 由于岩石粘性耗能的原因, 传递到岩石中的总能量E_R加大, 最大凿深减少, 凿入效率降低。     

Preliminary estimation of rock mass strength using diamond bit drilling operational parameters

In many mining engineering applications such as prospecting, development, production and grouting, diamond bit drilling is widely used due to high penetration rate, core recovery and its ability to drill with less deviation. It has been well known that the operational parameters of diamond bit drilling are closely related with rock mass strength properties. One of the most widely discussed subjects in drilling is the possibility of using diamond drill bit operational parameters for preliminary estimation of rock mass strength and deformability properties used in many mining engineering design projects. Once such rock properties are estimated, it will be possible to make tactical planning decisions as mining progresses. In this study two different techniques, multiple regression and adaptive neuro-fuzzy inference system (ANFIS) were used to develop the models for preliminary estimation of rock mass strength. The variables used in the models are widely known and recorded operational parameters of diamond bit drilling such as bit load, bit rotation and penetration rate. To develop the models, a database covering the rock properties and the machine operational parameters collected from seven different drill holes in Turkey was constructed. Results indicate that both regression and ANFIS-based models can successfully be used to predict the rock mass strength. Adaptive neuro-fuzzy inference model exhibits better performance according to statistical performance indicators. By means of the developed models it is possible to estimate the strength of rock mass during drilling operation, especially in weak and highly fractured rock masses. The estimated strength parameters can be related to further mining engineering applications such as the assessment of excavatability, blast design and even mine design studies.     

塔东古城地区钻头优选及应用

针对大庆油田塔东区块古城地区地层含砾、岩石硬度大、85%以上井段采用牙轮钻进,导致深部地层钻速慢,钻头磨损严重等问题,在传统钻速预测方法基础上,引入钻头磨损、地层岩性、应用井深等相关参数,建立钻头破岩效率计算方法,并结合所钻遇的地层岩性、测井资料及钻头类型等,建立钻头优选模型,实现钻头选型定量化,提出了适用于古城地区的钻头序列推荐方案。现场成功应用5口井,单只钻头进尺和平均机械钻速均得到了很大的提高,实现了钻头优选提速提效的目的,为古城地区的高效钻井施工提供了重要的技术支撑。