PDC锚杆钻头回转钻进的力学特性与试验

针对煤矿巷道锚固孔快速精准钻进的施工需求,通过建立PDC锚杆钻头回转钻进力学模型,对其主要力学影响因素进行了理论分析。结果表明:PDC切削齿轴向力随压入深度的增大而增大,随切入角的增大表现出先减小后增大的趋势;当煤系岩石摩擦系数f为0.20～0.43时,可得最优切入角为15.0°～18.3°,此时在相同压入深度条件下轴向力和切向力最小。并进一步结合煤系岩石的力学特性,提出了PDC切削齿作用下的岩石破碎条件,得出不同压入深度时轴向力和切向力的关系。利用自主研发的钻进试验台对模拟岩样进行了钻进试验,试验结果验证了PDC锚杆钻头回转钻进力学模型的正确性。研究结果为PDC锚杆钻头优化设计,锚固孔钻进效率与精度的提高,以及钻进轴向力和切向力的变化预测等提供了理论依据。

浅谈PDC锚杆钻头失效原因及改进对策

近年来,以聚晶金刚石复合片(polycrystalline diamond compact,PDC)为切削刃的新型锚杆钻头发展迅速,逐步取代了传统的锚杆钻头,但是作为新兴的发展迅速的地质钻探工具,PDC锚杆钻头也出现了良莠不齐、质量不稳定的现象,PDC锚杆钻头的制造和使用也缺乏针对性的系统研究和理论指导。文章对长期以来PDC锚杆钻头在使用过程中的各种失效现象进行了总结和系统的分析,并有针对性的提出了改进的对策。

锚杆钻头PDC倒角对钻进效率的影响

聚晶金刚石复合片(简称为PDC)以其使用寿命长而广泛应用于锚杆钻头上,现场使用证明,PDC切削刃的形态对其在锚杆上的应用性能起决定性的作用,文章分析研究了倒角方式、倒角角度对锚杆钻头用PDC钻进效率和抗冲击韧性的影响,结果表明:在PDC聚晶层外侧倒角15°、在刃口处局部倒角25°、外侧,可大大减少复合片的崩裂,提高钻进效率。

煤矿井巷用PDC锚杆钻头的研究

通过对PDC锚杆钻头的一系列室内试验研究及多次改进设计,获得了钻头的优化结构参数、优化切削齿形状、合理的钻头体材质以及热处理工艺。现场试验结果表明,PDC锚杆钻头是钻进中硬岩层的理想钻头。