高能液动锤超硬岩快速钻进成套装备与技术

当煤矿井下瓦斯抽放孔钻孔施工中遇到f≥12的岩层时,采用PDC钻头的回转切削效率极低。为解决煤矿井下硬岩钻进的技术难题,提出了煤矿井下高能液动锤的成套配置方案。采用该技术方案开展了井下钻孔试验。试验结果表明,在石英砂岩(10≤f≤12)中,机械钻速18.63~32.84 m/h;在硅质泥岩(12≤f≤17)中,平均机械钻速21.91 m/h。为煤矿井下硬岩钻进提供了一种新技术,可提高煤矿硬岩钻进效率。

发射药落锤撞击试验及评价方法研究

提出了一种新的评价高能发射药动态力学强度的方法,即采用落锤撞击发射药粒,用药粒发生临界损伤时的撞击能和极限抗冲应力来表征发射药的动态力学性能。结果表明,该方法能够定量评价发射药的动态力学强度,并得到太根药、硝胺药、硝基胍药等3种发射药的临界撞击能分别为18.8 J/cm2、14.2 J/cm2、3.8 J/cm2,极限抗冲应力分别为247.2 MPa、214.2 MPa、118.5 MPa。

高能发射药动态力学强度的影响因素研究

对19孔的高能发射药进行落锤撞击试验,观测药粒撞击损伤状态以及F-t曲线,研究药粒受力方向、撞击能以及温度等对高能发射药动态力学强度的影响。结果表明,改变受力方向,裂纹和破碎均在沿发射药的轴线方向上出现,表明发射药力学强度的各向异性;因为受径向撞击作用时,发射药粒易于破碎,故装药设计时,可使发射药的主要受力方向为轴向排布,可有效防止发射药的撞击破碎。随着撞击能提高,发射药的损伤百分数增加,F-t曲线上峰值逐渐增大,增大的幅度不断减小。随着温度升高,F-t曲线峰值由25.0 k N降为5.8 k N,脉宽由1.6 ms增加至5.1 ms,发射药的响应情况由脆性断裂逐渐转变为塑性形变。

大扭矩冲击扳手冲击系统的优化研究

利用市场上标称600N.m的电动冲击扳手为研究对象,首先通过高速摄像和Pro Analyst高速分析软件获得了冲击系统中撞锤的运动数据,然后对冲击扳手的关键参数进行了优化设计,获得了优化后的高效冲击扳手,为传统产品的改进和新产品的开发提供了理论依据.

电锤冲击气动系统的研究

以市场上标称32 mm连杆式电锤作为研究实际对象,首先运用空气动力学知识建立电锤气动系统数学模型,并将数学模型代入到气动CAE仿真模型中获得撞锤理论运动数据,然后通过高速摄像和Pro Analyst高速分析软件获得实际的撞锤运动数据,从而验证CAE气动仿真模型理论数据的真实性,最后通过建立撞锤、撞杆和工作头的CAE冲击仿真模型,最终获得电锤输出端的冲击能量,且与市场标定能量相近,为旧产品的改进和新产品的开发提供了参考。

高性能液动锤的试验与研究

高性能液动锤采用容积式双作用的工作原理,具有输出单次大冲击功和低泵压的工作特性。室内实验表明,高性能液动锤结构设计合理,其性能和技术指标达到了设计预期,既能输出较大的单次冲击功,同时还拥有较高的冲击频率和低泵压的工作特性;野外初步试验表明,高性能液动锤配合球齿钻头能够在坚硬地层中实现快速、高效的全面钻进。

高能液动锤超硬岩冲击快速钻进工艺研究

在煤矿井下硬岩及超硬岩中施工穿层钻孔时,聚晶金刚石复合片(PDC)钻头回转钻进工艺存在钻头消耗量大、钻进速度慢等问题,严重制约着瓦斯抽排孔的施工速度与效率。针对PDC钻头回转钻进超硬岩的技术难题,采用高能液动锤、高压乳化液泵、煤矿用履带式全液压钻机等钻进设备,使高能液动锤输出高频、大冲击功破碎硬岩,通过优化高能液动锤冲击—回转钻进工艺技术的钻进规程参数,实现超硬岩穿层钻孔快速钻进。经过新安煤矿工程验证,冲击—回转钻进工艺大大提高了煤矿超硬岩穿层钻孔的钻进效率,降低了钻头消耗量,有效解决了硬岩穿层钻孔的钻进难题。研究结果表明:高能液动锤超硬岩快速钻进工艺的最优钻进规程参数为泵压13~14 MPa、泵量200 L/min、钻压2~3 MPa、转速50~60 r/min。

高能射流式液动潜孔锤回程节流缓冲研究

在高能射流式液动潜孔锤台架试验中,硬质合金射流元件短暂工作后发生破裂。为解决此问题,提出了在中接头处设计回程节流缓冲机构。通过进行CFD动态分析,定量揭示了节流缓冲结构参数对回程冲击末速度、冲程冲击能和冲击频率以及整机压力降的影响规律。数值模拟结果表明,随着节流间隙和自由行程的减小,回程冲击末速度可以降低至不危害硬质合金射流元件的水平,而整机压力降变化极小,但会一定程度降低冲程冲击能和冲击频率。实验室台架测试结果证明,依据数值模拟结果设计的中接头处节流缓冲机构,可以有效保护硬质合金射流元件,在后续实验室和工程现场应用试验中,硬质合金射流元件没有再发生过破裂。

煤矿井下硬岩层快速成孔钻进技术与发展趋势

为解决煤矿井下硬岩钻进效率低、成孔速度慢、施工周期长、钻具寿命低等问题,配有辅助碎岩工具的快速钻进技术在我国诸多煤矿井下防治水钻孔施工、高位钻孔施工中获得了广泛的应用并取得了重要进展。根据煤矿井下硬岩钻孔施工工艺的发展情况,结合阀式低压液动潜孔锤、射流式液动潜孔锤及液动扭力冲击器3种辅助碎岩工具,介绍了煤矿井下硬岩层快速成孔钻进技术,概述各自的技术原理、技术特点和应用概况;总结了阀式低压液动潜孔锤、射流式液动潜孔锤及液动扭力冲击器钻进技术的发展历程和不足之处;结合上述3种辅助碎岩工具在各矿区的具体应用情况,指出3种辅助碎岩工具在煤矿井下硬岩层钻进过程中出现的问题及原因,并针对性地提出解决方案;最后指出了煤矿井下硬岩层快速成孔钻进技术的发展方向,并为加速煤矿井下硬岩层定向钻进技术的发展提出了相关建议,为煤矿井下硬岩钻探技术的发展提供参考。

新型高冲击功液动潜孔锤的研究

介绍了用于全面钻进的ＹＺＸ１２７型液动潜孔锤的结构特点、性能参数、室内岩样实钻试验效果，展望了其广阔的应用前景。

高压脉动水锤装置理论峰值压力

高压脉动水锤装置是一种能够产生压力冲击的设备,它通过弹簧蓄能并瞬间释放这种能量,在流体管路中激发压力冲击。根据运动过程分析对其建立能量方程,通过合理的简化处理,得出冲击峰值压力的理论计算公式,并利用实验数据分析其影响因素,证明活塞密封摩擦阻力的影响较大,从而为煤层脉动注水的压力计算提供了理论支持。