煤矿井下钻进速度影响因素及其智能预测方法研究

在煤矿井下钻探领域,钻进速度(DR)是评估钻探作业最有效的指标之一,钻速预测是实现煤矿钻进智能化的前提条件,对于优化钻机钻进参数、降低作业成本、实现安全高效钻探具有重要意义。为此,提出煤矿井下钻进速度影响因素及其智能预测方法研究,探索基于钻压、转速、扭矩以及钻进深度等少量钻机参数采用机器学习算法实现钻进速度精准预测。首先通过实验室微钻试验,深入分析煤岩力学性能、钻压、转速和钻进深度对扭矩、钻进速度影响规律。研究结果显示,在煤矿井下钻进过程中,随着钻进压力增大,钻进速度呈逐渐升高趋势,在较高的转速条件下钻进压力对钻进速度影响更加明显,转速增加有利于提高钻进速度,但转速对硬度较低的煤层钻进速度影响更为显著;然后,根据煤矿井下防冲钻孔现场数据,采用K–近邻(KNN)、支持向量回归(SVR)和随机森林回归(RFR)3种不同的机器学习算法建立钻进速度预测模型,并结合粒子群算法(PSO)对3种模型超参数进行优化,最后对比分析PSO–KNN,PSO–SVR和PSO–RFR三种钻进速度预测模型预测结果。研究结果表明,PSO–RFR模型准确性最好,决定系数R2高达0.963,均方误差MSE仅有29.742,而PSO–SVR模型鲁棒性最好,在对抗攻击后评价指标变化率最小。本文研究有助于实现煤矿井下钻进速度的精准预测,为煤矿井下智能钻进参数优化提供理论支撑。

基于凿岩台车钻进速度的隧道围岩基本质量指标计算方法

为保证隧道施工中岩体识别的准确性,针对冲击-旋转耦合式破岩的凿岩机提出1种基于钻进速度的隧道围岩基本质量指标(BQ)计算方法,包括基于钻进速度的BQ拟合计算式和钻进速度分级模式。首先,从能量角度分析冲击-旋转式凿岩机的破岩机理,推导由钻进参数和BQ值表达的凿岩机破岩功能关系计算式;其次,依托郑万高铁湖北段隧道工程获得92组样本,通过现场试验和室内试验,采集样本的钻进速度和可用于计算BQ值的岩石坚硬程度和岩体完整程度数据;最后,采用数理统计方法建立钻进速度与BQ值之间的关系,并在此基础上提出钻进速度分级模式。结果表明:钻进速度和BQ值之间具有良好的响应关系,当钻进压力一定时,可直接用钻进速度表示围岩BQ值;基于钻进速度的BQ值计算方法,包括中值拟合计算式及可覆盖95%数据的上、下限值计算式;钻进速度分级模式及选择原则可直接用于现场围岩级别的快速判定。

应力状态对煤巷顶板锚固孔钻进速度的影响

采用有限元数值软件对煤巷顶板常见岩石在不同应力状态下模拟钻进,发现应力状态对煤巷顶板岩石锚固孔的钻进速度影响不明显。从钻进位移和实时钻进速度两方面对煤巷顶板不同类型岩石钻进结果进行分析讨论,认为平均钻进速度可作为衡量岩石类型的一个较好指标。通过各类岩石瞬时钻进速度的分析,钻头的回弹是不同岩石力学特性的反应,可通过对回弹次数、正面积和负面积等参数对不同岩层进行识别。

基于微钻试验金刚石钻头钻进速度的研究

利用结构相同、胎体配方与金刚石参数不同的孕镶金刚石钻头对花岗岩进行微钻试验获得的数据,并对数据进行了分析;基于孕镶金刚石钻头破碎岩石机理,根据单粒金刚石与岩石相互作用的力学模型,结合钻头结构、岩石性质和回转速度,推导出钻头钻速的理论模型,经验证,钻速理论计算值与实测值具有较好的吻合度;分析得出增加钻头唇面与岩石之间的摩擦系数,利于提高在坚硬岩石钻进中的钻进效率。

影响空气潜孔锤跟管钻进速度和跟管深度因素的分析

通过对空气潜孔锤跟管钻进钻具的受力分析，得到影响潜孔锤跟管钻进速度和跟管深度的因素。

模糊自适应PID控制在液压凿岩机钻进速度优化中的应用研究

为了能够对液压凿岩机钻进速度进行有效的优化控制,深入地研究了模糊自适应PID控制技术在其中的应用。分析了液压凿岩机的钻进速度优化控制机理;研究了模糊自适应PID控制器的基本原理;探讨了液压凿岩机钻进速度优化控制精度分析的基本理论;进行了液压凿岩机钻进速度优化控制仿真,仿真结果表明模糊自PID控制技术可以提高液压凿岩机钻进速度优化的能力。

金刚石粒度与钻进速度的定量关系

对钻头的金刚石粒度与钻进速度之间量的关系进行了理论分析与计算,并给出可作为钻头研究与设计的参数数据。

回转钻孔钻进速度影响因素探讨

分析了回转钻孔的现状,对影响回转钻孔钻进速度的几个因素进行了分析,并对关键因素进行了着重探讨,指出了提高回转钻孔钻进速度的方法,对于矿企的设备选型和提高钻孔施工效率具有积极意义。

深部开采钻孔校验中钻进速度对钻杆转速影响的试验研究

通过对钻孔过程中的钻头破煤机理及影响钻杆转速变化的因素进行理论分析,提出了钻进速度与钻杆转速的对应变化关系,并利用钻进装置、加载装置及自主研制的钻孔多参量测试装置进行试验分析,验证了利用钻杆转速法测定煤体应力大小的可行性,同时对不同钻进速度下钻杆转速的变化规律进行研究。结果表明:在钻头、钻杆、煤岩体参数及钻孔前钻杆空转转速一定时,钻杆转速与钻进速度大致呈现负指数的函数关系,钻进速度越小,钻杆转速越大,反之,钻杆转速越小。研究钻进速度对钻杆转速的影响,可以减少利用转速指标对冲击地压等动力灾害的预测误差,实现高效预警。

钻机钻进速度与岩石风化程度的关系

本文简述钻进速度与岩石风化程度、钻机类型、钻头型式、钻压大小的关系。

PDC无心钻头结构参数与钻进速度的关系

研究ＰＤＣ无心钻头切削齿横向前角、覆盖系数和钻头冠部结构参数与钻进速度的关系，得出横向前角随切削齿所在半径变化的规律为＝－２．３６８２＋０．３９６３ｒ，确定了最优横向前角和覆差系数以及优化冠部结构的参数组合。１７只３种ＰＤＣ无心钻头在现场软－中硬岩层中钻进时，钻头的平均寿命大于４４７．８ｍ，平均钻进速度为３．６９ｍ／ｈ，分别比本次研究前同类钻头提高８０％和８４．５％。

古近系地层取心钻进速度影响因素初步分析

河北平原古近系地层主要发育有东营组、沙河街组和孔店组,其岩性以泥灰岩、泥岩、钙质泥岩、石膏泥岩和砂岩为主。影响取心钻探钻进速度的物理力学因素较多,本文主要以岩石密度、抗压强度和弹塑性为主进行了研究分析。研究得出岩石密度和抗压强度均随着地层深度的增加而增加,古近系东营组和沙河街组一段至三段岩石密度明显低于沙河街组四段和孔店组,钻进取心速度差异明显;古近系地层中的泥岩段由于粘土矿物成分占比增加造成岩石弹塑性增强,对钻进速度的影响比较明显;文中提出了古近系地层取心钻探过程中地层的可钻性级别及合理的钻头类型匹配。

影响钻进速度的因素研究

在钻进过程中,钻进速度、成本和质量受各种因素的影响和制约,包括可控因素和不可控因素。可控因素是指通过一定的设备和技术手段可进行人为调节的因素;不可控因素是指客观存在的因素。目前,通常所考虑的影响钻进速度的因素有钻压、转速、牙齿磨损、钻井液性能、水利因素等,其中,水利因素只考虑到了水力因素的水力净化作用,忽视了水力因素中的破岩作用。将加入水力因素破岩作用对钻进速度影响的研究,给出考虑水力破岩因素的数学表达式,以解决考虑水力破岩因素的钻速定量计算问题。

煤矿用气动锚杆钻机钻进速度测试系统的PROTEUS仿真设计

在PROTEUS软件环境下完成了基于AT89C51单片机的锚杆钻机钻速采集系统的仿真设计,并与KEIL C51单片机C语言软件开发系统联调。结果表明,在PROTEUS软件环境下进行锚杆钻机测速系统的硬件设计和软件调试,可以缩短开发周期,节省硬件消耗降低设计成本。

煤层地面区域治理水平分支孔钻进速度影响因素探析

近年来我国科学技术的不断发展,钻井新技术不断投入到施工中,水平分支孔技术不限于在油气施工中应用,在煤层地面区域治理中也广泛应用。新集能源公司新集二矿1煤组开采底板灰岩水地面超前区域探查治理项目,采用水平分支孔治理底板灰岩水防止水害,在已完水平分支孔施工中,不断进行技术革新和探索,总结施工经验,对影响钻井速度因素有了初步认识。提高水平分支孔钻进速度可以使钻井任务较快的完成,节省资金投入,为企业创造更多的经济效益。

掘进机截割横切速度及钻进速度对截割性能的影响分析

针对横切速度及钻进速度对截割性能的影响作用,采用有限元分析的方式进行仿真分析。结果表明,在横切速度或钻进速度增加时,截割力载荷作用逐渐增加,而截割比能耗呈现减小的趋势。通过对横切速度及钻进速度的影响作用分析,给实际截割参数的选取提供参考,以提高掘进截割的效率。

钻孔桩施工泥浆质量与钻进速度关系的案例分析

钻孔桩的钻进速度除了与岩土的软硬度和砾(卵)石的粒径有关外,还与泥浆的质量有很大关系。若施工人员不重视这种关系就会耽误施工工期和增加费用。本文将从实际案例出发,剖析泥浆质量与钻进速度关系的内在因素。

提高煤层顶板抽采钻孔钻进速度技术研究

中梁山煤田属急倾斜近距离突出煤层群,煤层群的发育特征及其赋存的开发地质环境条件严重制约了煤层气开发技术的可选择性,故开采前采取穿层钻孔预抽煤层瓦斯。由于煤系地层中含有大量铁质泥岩、硅质灰岩、菱铁矿层等坚硬岩石,传统打钻方法进度慢、效率低、材耗多。利用力学原理,改进打钻工艺,提高钻进速度,降低材料消耗。