内喷孔式反循环钻头结构优化设计及CFD模拟分析

为解决贯通式潜孔锤反循环连续取心(样)技术在钻进"硬、脆、碎"等复杂地层时反循环排不出渣或者排渣不彻底的现象,在现有贯通式潜孔锤反循环连续取心钻头结构的基础上,优化设计一种新型内喷孔式反循环钻头,能在孔底形成强有力的多股引射抽吸流场,并模拟分析了内喷孔轴线水平偏角和内喷孔轴线与钻头中心的偏距2个结构参数对新型反循环钻头结构抽吸能力的影响。通过模拟分析的验证,此种反循环钻头的结构更加简单,反循环效果比较优良。     

矿体倾角对地表沉降的影响研究

利用非线性有限差分数值模拟的方法,计算了9种矿体倾角不同的工况,研究了矿体倾角对地表沉降的影响。数值模拟的结果表明：矿体的倾角对地表沉降的影响很大,矿体的倾角直接影响地表的沉降中心、沉降曲线的形式和沉降量值的大小。     

正断层倾角变化对其下盘隧道围岩影响的研究

对在正断层下盘开挖隧道时,断层倾角β对隧道围岩的影响进行了研究.研究发现,β=53°是隧道围岩位移、应力和安全系数等变化的一个转折点;当β为90°～53°时,断层发生了下盘向下移动的活化,断层由正断层转化为逆断层,当β<53°时,断层两盘都有向下的位移,且上盘的位移要大些;断层破碎带对隧道开挖导致的变形有明显的屏蔽作用,这种屏蔽作用主要发生在断层倾角较陡时的情形;隧道围岩最大位移主要分布在隧道的顶部,且围岩最大位移-断层倾角β关系曲线呈近似的"U"字形;围岩强度按安全系数进行折减后就可得到隧道的失稳或破坏状态,隧道围岩稳定安全系数-断层倾角β关系曲线呈近似屋脊形,当β=53°时安全系数最大.结果表明,β的变化对隧道围岩的位移、应力和稳定性有重要影响.     

断层倾角对工作面超前支承压力影响的数值模拟研究

采用UDEC4.0数值模拟软件,模拟了煤层开采过程中断层对矿山压力分布的影响。首先分析了正、逆断层诱发冲击地压的机理,然后建立断层倾角为30°的初始模型,研究了工作面分别从上、下盘向断层推进过程中工作面超前支承压力的峰值大小及其分布情况。最后在应力最集中区域,即工作面距离断层20 m时,分析不同断层倾角情况下,工作面超前支承压力峰值的变化规律。     

节理倾角对采煤沉陷影响的数值实验研究

根据陕西某矿区主采煤层覆岩结构及其物理力学性质资料,采用FLAC3D软件中的遍布节理模型研究了覆岩中节理倾角对地表最大下沉值的影响。结果表明:当水平覆岩中有节理发育时,地表最大下沉点偏移沉陷盆地的几何对称点,偏移方向因倾角不同而发生变化;节理改变了最大主应力的分布状况,拉、压应力随着节理倾角的变化出现沿节理面或垂直节理面分布的特征;低角度节理和高角度节理对地表下沉有较大的影响。     

岩层倾角对钻井套管剪切变形的影响分析

针对钻井套管剪切破坏问题,基于煤层开采的上覆岩层移动规律,采用ANSYS数值模拟软件建立钻井套管剪切变形的有限元模型,模拟分析了不同的岩层倾角对钻井套管剪切变形区域应力分布的影响。研究结果显示:套管发生剪切变形后,剪切面由原始的圆形变为椭圆形,且椭圆长轴端点区为剪应力的应力集中区;岩层倾角增大会造成套管剪应力的应力集中区面积增大,且应力集中区最大剪应力也在逐渐增大。     

逆断层倾角对煤与瓦斯突出影响的研究

贵州地区由于封闭性、压扭性断层较多,不利于瓦斯自然释放,导致瓦斯聚集而易在开采中发生煤与瓦斯突出事故,这对矿井安全高效生产极为不利。通过理论分析并结合数值模拟,主要研究了逆断层条件下不同倾角的逆断层对煤与瓦斯突出的影响。研究结果表明,倾角为60°的断层对煤与瓦斯的突出危险性影响最大,其次是45°;角度越小的断层越容易受到开采扰动的影响;顶板的冲击频率以及冲击强度是煤与瓦斯突出的诱因之一。     

钻孔倾角对煤体应力及变形破坏的影响数值模拟研究

基于谢一矿C_(13)煤层的实际地质条件,建立了考虑D-P准则的钻孔数值模型,利用Comsol Multiphysics软件分别对不同钻孔倾角下孔洞周围应力场、位移场、塑性区分布规律进行数值模拟与分析。     

断层倾角对逆断层活化规律影响的模拟分析

以杨村煤矿10605工作面F5逆断层为研究对象,采用三维有限差分数值软件FLAC~(3D)模拟研究了断层倾角对逆断层活化的影响,揭示了断层倾角对逆断层活化影响的规律。结果表明,当开采逆断层下盘煤层时,断层倾角越小,断层带上的应力就越大;断层倾角越小,断层带两盘相对滑移量越大;断层带受采动影响显现出的孔隙压力范围及破坏程度随断层倾角的增大而减小。小倾角逆断层容易活化,诱发断层突水危险性大,所需留设的防水煤柱的宽度越大。     

反循环钻进井底净化的研究

把反循环钻进中循环液体视为刚体 ,以力矩平衡等理论为依据 ,建立井底净化模型 ,对影响井底净化效果的各种因素如地层、钻头结构、工作规程、井底流场、压持效应和渗透规律等进行综合研究 ,推出最优净化条件 ,通过室内及野外试验进行验证。     

大直径反循环回转钻井底冲洗液流速的研究

对大直径反循环平底钻头口转钻进井底冲洗液流速进行了研究，得出在模拟实验条件下，井底各点切向速度、径向速度及合速度的大小及钻头转速、冲洗液流量对井底流速的影响规律。     

深孔小直径绳索取心钻进施工调研分析和技术建议

对深孔小直径绳索取心钻进技术设计进行了简要分析,论述了钻孔结构设计和施工中的技术风险因素和钻孔安全问题。同时,对合理选用金刚石绳索取心钻头、提高绳索取心钻杆使用寿命及其评价方法提出了建议。     

地质勘探金刚石岩心钻探中浅孔主体口径探讨

针对地质勘探金刚石岩心钻探采用的钻孔口径进行分析,从采心质量满足研究和评价地质矿产的要求、钻探技术经济效益、钻探方法可行性角度,提出在地质勘探金刚石岩心钻探施工中浅孔时主体孔段口径应采用B规格。     

娄江特大桥深孔泵吸反循环工艺的改进

随着国家基础设施投入的加大,桩径1000~2000 mm、孔深100~130 m的钻孔灌注桩在各类工程中屡被采用。泵吸反循环传统上被用于孔深不超过80 m的深孔,在京沪高铁第六标段娄江特大桥钻孔灌注桩施工中,通过对现有的反循环钻机进行改进,很大程度上提高了泵吸反循环的工作效率,顺利地完成了孔深131 m、桩径1.8 m桩孔的施工,产生了很好的经济效益。     

大口径工程井气举反循环钻进效率影响因素初探

以自主研发的219.1/168.3 mm大口径气举反循环钻具生产试验获得的基础数据,对影响气举反循环钻进效率的各种因素进行了初步分析,得出了钻速与沉没比和风量有一定相关性,与风压关系不大的结论。     

气动潜孔锤反循环钻头结构改进与优化设计

运用理论分析、数值模拟与实验研究相结合的科学研究手段,对影响气动贯通式潜孔锤反循环形成的钻头新增引射孔各参数、底喷孔各参数以及其它相关参数进行优化设计,得到一系列适合不同规格钻头的相关参数值及其回归方程。运用Visual Basic语言,将研究结论与专家的经验总结汇合,编写了钻头参数优选系统软件。研究结论应用于生产试验中取得令人满意的结论,岩矿心采取率达到98%以上,反循环形成顺利,岩矿心完整度好。参数优选系统的建立为该项硬岩钻进技术的完善提供了参考性依据。     

反循环中心取样钻探技术在第三系砾岩金勘探中的应用

根据在第三系砾岩金普查勘探过程中钻孔浅、地层情况复杂、取心质量要求高、远离水源、处于低山丘陵区的特点，采用反循环中心取样钻探工艺，针对不同的地层采取不同的钻进技术参数及工艺措施，取得了较好的技术成果及经济效益。     

深孔及松软地层大口径绳索取心钻具的研究与应用

为解决深孔大口径及松软地层取心难的问题,推进取心钻探技术的发展,研发了一套大口径绳索取心钻具。着重介绍了大口径绳索取心钻具的结构特点、技术参数、技术创新及使用效果。应用结果表明,该大口径绳索取心钻具结构合理、各机构动作可靠、岩心采取率高,能够满足深孔及松软地层的取心要求。     

空气反循环钻探管路中介质及固相参数的测试与研究

反循环钻探管路中空气的运动参数包括流量、流速、压力、差压,相互间存在一定的函数关系,这些参数对携带固相有很大影响。测试运动参数并找出规律性,探讨介质携带固相的运动机理,对反循环钻探施工有一定的指导意义。介绍了测试内容及目的,并对测试结果进行了分析。