基于冲击载荷的硬质合金球齿碎岩机理研究

在滑坡防治大直径桩孔施工过程中,快速钻进是治理成功的关键。因此选用合适的钻进机具与工艺极其重要,而气动潜孔锤因钻进效率高被广泛应用。气动潜孔锤钻进过程中,通过钻头底部球齿对岩石进行切削,达到高效碎岩目的,但球齿在破碎岩石过程中若冲击功选用不恰当,会导致能量损耗增大、球齿磨损较快、钻进效率低等问题,因此选用合适的冲击功进行碎岩具有重要意义。本文采用ABAQUS软件对单个球齿冲击岩石的过程进行了数值模拟,并进行了冲锤自由落体冲击实验,分析?19 mm的球齿在不同冲击功条件下的碎岩机理、破碎面积的变化规律。结果表明球齿碎岩机理分为3个阶段：弹性变形、压裂、体积破碎,且当球齿以30 J冲击功钻进花岗岩时,可有效降低能量损耗与提高碎岩效率。     

地浸砂岩型铀矿卵砾石层钻进用钻头的试验研究

介绍了金刚石-硬质合金复合球齿钻头在内蒙古某地区铀矿床卵砾石层中的生产试验情况.在钻进卵砾石层时,保径未做加强的金刚石-硬质合金复合球齿钻头的平均钻进效率为2.50 m/h,钻头的平均寿命为7.34 m/个;保径加强型金刚石-硬质合金复合球齿钻头的平均钻进效率为2.82 m/h,钻头的平均寿命为10.18 m/个;而普通合金钻头的平均钻进效率为1.29 m/h,钻头的平均寿命为1.19 m/个.试验表明金刚石-硬质合金复合球齿钻头是一种理想的钻进卵砾石层的钻头.     

Φ800 mm潜孔锤钻头布齿设计及理论探讨

大直径潜孔锤钻进中钻头的柱齿平面布置与齿型选择是影响钻进效率、钻头使用寿命、成孔质量的决定性因素。目前国内外在该领域尚未形成一套成熟的设计思路。在等工作条件布齿理论的基础上,从柱齿碎岩机理出发,探讨了相邻柱齿对碎岩效果的影响,从而确定了最优齿间距,并确定最佳齿位和合理的齿数。利用冲击功确定齿数,总结柱齿、柱齿合金材料等选型方法。并针对软岩、硬岩不同地层提出两种Φ800 mm潜孔锤钻头不同设计方案。     

桩基筒形翼状钻头的改进设计及应用

针对浙江省温州市世贸中心大厦桩基施工中硬岩钻进时出现的堵管、卡钻和效率低等问题,从所钻地层和钻头的磨损分析出发,提出了钻头的改进设计方案.改进型筒形翼状钻头比原先使用的平底滚刀钻头增加了18个孕镶金刚石-针状硬质合金复合式钻齿和3个钎头,并按受力特点进行了合理分布.实际钻进效果表明改进型钻头应用于超深、大直径钻孔的钻进效率较高、钻进过程平稳.针对钻头的实际磨损情况提出了钻头进一步改进设计的建议.     

岩石压入硬度试验的简易方法

一、迴转钻进时岩石硬度概念迴转钻进时确定岩石可钻性的最主要因素一般认为是岩石的硬度和研磨性。其理论与实践依据是：第一、现用迴转钻进碎岩工具以硬质合金、金刚石作为钻头齿刃，钻进过程依赖压入—剪切、压裂—压碎的作用；细粒孕镶金刚石钻头以磨削破碎岩石。如果把磨粒放大，也和前者的破碎岩石作用相仿。十分明显，一般较坚硬的岩石总是比较软的岩石难以钻进，也就是钻进速度较低。     

新型打滑地层钻头的研究

钻探施工中,经常遇到打滑地层,为了解决打滑地层钻进难题,国内外专家设计了不同类型的金刚石钻头,但都有一定的局限性.金刚石增强型硬质合金复合齿钻头保证了切削齿具有良好的自锐能力、切削齿与岩石接触面的比压大等特点,从本质上提高了钻头对打滑地层的适应性.室内微钻试验表明,金刚石增强型硬质合金复合齿钻头钻进打滑地层时具有高时效的优点.     

切削齿型结构对金刚石钻头钻进性能影响的仿真分析

基于有限元分析软件ANSYS/LS-DYNA,建立了孕镶金刚石钻头的三维有限元模型,研究了钻头切削齿结构对钻进性能的影响并进行现场试验验证,提出了一种基于Image-Pro Plus的应力面积分布对比方式。结果表明：同心环齿型钻头在钻进初期沿旋转方向切削齿前缘出现应力集中现象,花齿型钻头未出现明显的应力集中;2种齿型钻头在钻进后期均会不同程度出现内外径边缘靠近水口部位应力集中现象,易导致钻头内外径部位变相磨损;花齿型钻头的钻进效率要优于同心环型钻头,但是钻进寿命有所下降。     

基于COMSOL的高压放电破碎岩石仿真研究

常规旋挖钻机在钻进硬岩地层钻孔桩时存在进尺困难,钻头磨损大等问题。高压脉冲放电岩石破碎技术作为一种新型非机械式岩石破碎技术,在硬岩钻进领域具有广阔的应用前景。本文在分析高压脉冲放电破碎岩石机理的基础上,运用COMSOL Multiphusics软件,建立电-热-力多物理场耦合模型,开展花岗岩和砂岩在电压、电极间距、电解质等条件下的破碎规律仿真研究。结果表明,随着电压的增大,岩石产生的破碎区域呈线性增大;电极间距的增大导致岩石破碎区域减小;液体介质的电导率大小对放电结果的影响不大;选用多电极对放电可有效增加岩石的破碎面积。研究结果可为高压放电破碎岩石技术提供参考。     

基于单柱齿破岩过程的高压液动冲击回转钻进试验研究

针对煤矿井下穿层钻孔硬岩钻进效率低的难题,基于冲击回转钻进机理和Wassara高压液动冲击器主要特点,分析柱齿在冲击荷载下形成的破碎坑形态,并将其划分为崩解区、密实区、开裂区和弹性区。在此基础之上,对柱齿连续破岩的大间隔冲击和小间隔冲击2种情况进行过程分析,结合淮南潘三矿现场试验条件讨论高压液动冲击回转钻进工艺参数,优选高压液动冲击回转钻进配套钻机、冲击器、钻杆、钻头和清水泵,及主要技术参数。试验结果表明：当清水压力在15 MPa以上时,高压液动冲击回转钻进的平均机械钻速为24.67 m/h,与采用该技术之前的8.48 m/h机械钻速相比提高了约1.9倍;并采用回归分析拟合得到机械钻速与水压之间的线性关系,经过数理统计的F检验,F=8.82大于F_0.05(1,7),验证了回归结果是显著的,机械钻速随水压的增大而线性增大。高压液动冲击回转钻进技术可有效提高煤矿井下硬岩层钻进效率,保障煤矿安全高效生产。     

硬岩PDC定向钻头优化设计及其表面增材技术研究

定向长钻孔是煤矿瓦斯、水害治理的主要技术手段,PDC定向钻头性能是影响坚硬地层钻进效率的重要因素。针对煤层顶底板岩层定向长钻孔施工中出现因PDC钻头体断翼、PDC崩齿等问题导致的频繁起下钻、施工效率低等现象,采用等切削布齿原则对刀翼布齿进行优化,有效降低切削齿冲击破坏;通过流体力学仿真分析,优化钻头水力参数,保证岩屑及时排出孔底,防止切削齿因重复破碎岩石导致过早损坏;通过仿真分析,优选大直径PDC异型齿,提高切削齿耐磨和抗冲击性能;引入表面增材制造技术,通过优化等离子(PTA)增材制造工艺参数,实现了兼具胎体耐磨耐冲蚀和钢体强韧性的WC基复合钻头体加工工艺。新研制的PDC定向钻头,在淮南顾桥煤矿北区底板探放水钻孔中进行了现场试验。结果表明：钻进致密、坚硬灰岩地层时,2只钻头寿命分别达到827、810 m,相对于以前的?120 mm胎体式定向钻头平均寿命300 m有较大幅度的提高,并降低了上下钻等辅助作业时间,提高了施工效率,达到了硬岩定向长钻孔提速增效的目标,为硬岩定向长钻孔用PDC钻头设计和制造工艺开发提供了新的解决方案。     

关于粘土层使用小口径旋挖钻机的探讨

本文通过对岩土工程施工中存在问题的研究，讨论了传统岩土工程施工机械一旋挖钻机的缺点，提出了新的解决方案。     

MD－50型钻机

ＭＤ－５０型钻机是一种新型的全液压动力头式锚杆钻机，经北京等地岩锚和砂卵石层潜孔跟管钻进施工，都取得了满意的效果。本文对钻机设计中的有关问题作了介绍。     

挠性钻杆的研制

挠性钻杆是实现高精度定向钻孔技术的关键器具之一。介绍了国内外技术发展简况，设计中的主要技术关键，主要技术规格，结构与组成。并对其进行了性能检测，证明其中的挠性接头具有足够大的抗拉、压、扭能力。     

关于钻塔的几个问题的探讨

给出了钻塔的定义,对各种钻塔进行了分类,详细分析了钻塔设计的基本参数,系统总结了各种钻塔特点和统一编号问题,简要介绍了钻塔设计计算和优化以及新型的钻塔发展趋势。     

XY-8型钻机配套的钻场数字信息采集及传输系统

为提高钻探工作的科学性,实现钻探过程连续监测和孔内异常工况提前预报,将电子技术、计算机技术、通信技术与钻探技术相结合,研发了XY-8型钻机配套的钻场数字信息采集传输系统,实现了钻进参数的采集、处理、储存以及远程传输,实现了孔内异常工况的提前预报,工作人员可通过视频传输远程管理钻探现场。该系统在河南灵宝地区的应用,取得了较好的经济效益。简要介绍了该系统的组成、功能、特点、参数检测原理、系统软件和生产应用效果。     

利用岩心钻机完成非开挖导向铺管工程实践

利用XY－4－3型岩心钻机代替非开挖钻机在昆明完成了一条长50．30m, φ 325mm的钢管的铺设，介绍了施工条件、施工工艺及技术方法。     

多功能液压桩孔钻机

多功能液压桩孔钻机是一种高效率、多用途的灌注桩成孔设备，它能够快速地改变机器形态，配备长螺旋钻、短螺旋钻、筒形钻、岩石钻等钻具进行旋挖成孔，配备摆管器等钻具进行全套管护壁成孔，或者配备各种抓斗实施地下连续墙作业。介绍了多功能液压桩孔钻机的结构及特点。     

GL-4000型钻机的研制

介绍了GL-4000型钻机的研制前提、主要结构及性能参数,阐述了该机的主要用途。该机采用先进的直动式负载反馈微调变量液压系统及数显装置,可实现多方位变幅,与高压注浆泵配套,可以完成各种旋喷施工,配上潜孔锤及跟管钻具又可完成跟管钻进。     

地质钻塔拆装机及机装可逆式钻塔

指出了目前钻塔拆装存在的缺点，提出了解决的新途径，研制成功了四腿钻塔拆装机及机装可逆式四腿管子钻塔，认为这是地质钻塔发展的新方向。     

导向钻机液压管路的优化设计

导向钻机液压管路的尺寸直接影响着能量损失以及管路体积、质量的大小。采用优化设计方法,综合考虑能量损失及管路体积2方面的影响,建立了导向钻机吸油管路的目标函数,经编程求解,确定了管路的合理尺寸。