导向钻进法用三翼回拉扩孔钻头最优切削角计算

分析了导向钻进法用三翼回拉扩孔钻头在复杂地层条件下的力学性质 ,推导了计算不同岩石的最优切削角公式 ,并得出常见岩石的最优切削角值 ,进一步对回拉扩孔钻头的结构形式提出了优化 ,为导向钻进法回拉扩孔施工达到最优钻进 。

岩石非开挖钻进技术的研究

非开挖铺设地下管线施工技术是一项广泛应用于市政建设、铁路交通、电力通讯、水利和石油天然气输送等领域的高新技术。而岩石非开挖施工则是近年来许多有实力的单位所涉足的一种施工难度大、施工技术含量高的施工领域。论述了非开挖基岩钻进的技术要点及在不同地层、不同管径施工条件下对非开挖回扩钻头的设计及选用。结合国内几个典型的施工实例,详细阐述了非开挖基岩钻进的施工工艺。展望了该技术的发展前景。

导向钻进非开挖铺管施工扩回钻头的设计改进

针对导向钻进非开挖铺设地下管线施工中回扩钻头存在的口径大、包泥堵钻、进尺缓慢、切削齿不耐磨等问题,对钻头结构进行了研究,并从导向钻头、出水口、刮刀、切削齿等四个方面对钻头进行了改进。改进后的回扩孔钻头既有利于切入地层,具有导向和稳定作用,又具有切削阻力低、强度高、耐磨性好的优点,极大的提高了钻进效率。经多项工程检查,扩孔钻头平均单孔耐磨翼片磨损量为1.2～1.75mm,平均<0.5mm/km。

旋切机旋刀后角的模拟研究

通过计算机建模方式综合考虑了装刀高度、单板厚度及起始半径等初始参数,采用OpenGL设计了一个Windows程序来计算第二类刀架上旋切后角并反映其变化情况,这可以为设计旋切机刀架提供依据,为合理调整偏心距,提高旋切单板质量提供新的方法。

顶板高位大直径定向钻孔扩孔新技术探索

针对顶板高位大直径定向钻孔施工过程中暴露的扩孔钻进效率低、钻具工作寿命短等问题,提出扭力冲击旋转扩孔技术与反向回拉扩孔技术。在分析现有扭力冲击器产品用于煤矿井下扩孔钻进可行性与反向回拉扩孔技术难点的基础上,完成了扭力冲击器的遴选与改造,研制了216/110 mm型反向回拉式扩孔器,实施了工艺探索试验。试验结果表明:扭力冲击器对于提升顶板高位定向钻孔扩孔效率效果显著,较常规扩孔技术机械钻速提升65%。研制的反向回拉扩孔器工作原理可行,动作可靠,保证回拉扩孔钻进效率的同时,改善扩孔钻具受力工况,对于提升扩孔钻具工作寿命具有积极意义。

矿用大直径钻孔连杆式回拉扩孔钻头研发及应用

针对大直径钻孔成孔存在需多次提钻、钻孔轨迹难以控制、施工效率低的问题,设计了一种可开闭的φ300/153 mm连杆式回拉扩孔钻头,通过调节泥浆泵流量使刀翼在正常钻进过程中处于闭合状态,至目的地层张开实现提钻作业与回扩作业同时进行。详细介绍了连杆式回拉扩孔钻头结构及原理,分析了回拉扩孔钻头开闭机构的力学特性,得到了刀翼所受力矩与切削刀翼张角、曲柄长度、连杆长度和偏心距等因素有关;确定了偏心距及活塞行程,通过理论分析方法得到了使钻头开闭机构具有最佳传力性能的连杆及曲柄尺寸组合以及刀翼所受的推动力矩变化规律;基于自由水射流模型,提出了水流对活塞的推力计算方法,得到了泥浆泵达到最大流量时水流对活塞的推力,并给出了影响切削刀翼张开和复位的关键部件复位弹簧的设计计算。研制的钻头在煤矿井下进行了试验,现场结果表明:φ300/153 mm连杆式回拉扩孔钻头能够实现正常钻进保持φ153 mm钻孔钻进,回拉扩孔时实现φ300 mm钻孔回扩;钻进过程中切削刀翼开闭灵活,钻头钻进稳定、可靠性高,验证了连杆式回拉扩孔钻头结构设计及适用于`普通非联络巷大直径钻孔成孔施工工艺的可行性。