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。     

冻融循环对土体强度变形参数的影响

在寒区工程建设中,冻融循环会引起土强度和变形特性发生改变。为了研究多次冻融循环后土的强度和变形参数的变化量,本文以冻融和非冻融的粉质粘土饱和试样为研究对象,通过固结排水三轴剪切试验、三轴等向压缩试验和弹性模量试验,比较了冻融循环对土样强度参数和变形参数的影响。试验结果显示：冻融和非冻融试样的应力—应变关系曲线均呈应变硬化型,对于原状试样冻融作用破坏了其结构性;冻融作用导致土体强度的降低,主要体现在粘聚力的降低,约降低了55.6%;冻融循环对变形参数有明显的影响,其中最明显的是弹性模量的降低,降低了31.2%。该研究结论可为工程冻害处理提供参考,也可为相关研究的数值计算提供试验参数。     

不锈钢纤维网对热压铁基预合金胎体抗冲击韧性的影响

针对孕镶金刚石钻头在孔底钻进时受到各种冲击力而导致胎体出现裂纹甚至断裂的问题,提出了应用不锈钢纤维网提高胎体抗冲击韧性的方法。通过控制纤维网的摆放位置、目数和层数3个变量,测试了不同组合变量下的胎体抗冲击韧性。通过试验得到：（1）不锈钢纤维网能有效提高胎体的抗冲击韧性,而且X轴位置效果更好;（2）当纤维网的目数相同时,胎体抗冲击韧性随纤维网层数的增加而减小;（3）在纤维网层数相同的情况下,随着纤维网目数的增加,胎体抗冲击韧性呈现先增大后减小的趋势。当添加30目单层纤维网时,胎体的抗冲击韧性达到最大值。通过观察冲击断口、分析胎体断裂机理,解释了出现这种规律的原因,并提出了进一步优化胎体抗冲击韧性的方法。     

凸轮型冲击旋压钻头成孔机理研究

挤密钻头是潜孔锤冲击挤密钻进技术的关键所在,其结构形式直接影响着钻进效率、成孔质量和应用效果。应用非线性有限元理论,对动载荷作用下土体的弹塑性和压缩性的变化规律进行了分析。研究发现,常规钻头在冲击挤密钻进过程中产生的桩效应是导致钻进效率降低的主要原因。为了克服桩效应的影响,利用ANSYS/LSDYNA软件对阶梯式钻头和凸轮旋压钻头的钻进过程进行数值模拟分析,并通过实钻试验进行验证。数值模拟分析和试验结果均表明：凸轮旋压钻头能够有效避免钻进过程中土体回弹问题,降低桩效应对钻进效率的影响。试验结果与模拟结果相吻合,表明数值模拟的结果相对可靠。     

新型热压WC-Fe基金刚石钻头钻进试验

为满足硬岩钻探的需要,将传统的热压碳化钨(WC)基金刚石钻头胎体中一部分WC用Fe代替,用Excel中的回归分析和非线性规划求解计算出的最优胎体配方,试制了新型热压WC-Fe基金刚石钻头,在可钻性为8级以上的岩石上进行了室内、外钻进试验,取得了较好的效果。      

孕镶块式高胎体金刚石钻头的研制

为了提高金刚石钻头的时效和寿命,将钎焊法引入到高胎体金刚石钻头的设计和加工中。首先利用热压法加工耐磨性能好的金刚石孕镶块;然后加工自带两层水口和水槽的新型钻头钢体,且两水口之间预留焊接槽;最后采用钎焊法,将金刚石孕镶块焊接到钻头钢体上。野外试验表明,试制的2只Φ75/54.5 mm高胎体金刚石钻头,与现场使用的孕镶金刚石钻头相比,钻进效率分别提高41.7%和8.3%,使用寿命分别提高50.4%和32.9%。采用二次钎焊法加工的金刚石钻头,兼顾了热压法的优点,解决了工作层高度过高导致钻头胎体折断、掉块的难题,明显提高了金刚石钻头的使用寿命。     

Development of experimental apparatus about reverse circulation bit

A set of experimental apparatus on reverse circulation bit are developed, in order to lucubrate the mechanism of the new type reverse circulation bits, and the structure of the bits influencing the ability of taking core and carrying powder.Both the major structure of the equipment and the procession of experiment are described.     

NP6-1井PDC钻头断落处理与认识

随着PDC钻头的广泛使用,因PDC钻头选型与钻遇地层的不匹配,或PDC钻头本身质量问题,也遇到一些井下复杂情况。此文介绍NP6-1井在311．2mm井段使用PDC钻头钻至井深2878．76m时,PDC钻头从公扣根部折断留在井底,加工公锥和采取适当措施成功地打捞出落鱼,避免侧钻,挽回了经济损失。该井成功打捞出PDC钻头,为同类型的井下落鱼或小落鱼提供参考与借鉴。     

Design of a new bionic diamond bit and its experimental study

Bionics was applied in the design of the impregnated diamond bit. Based on previous research and the 63# bit matrix formula, a new non-smooth bionic impregnated diamond bit with a single circular ring was designed and manufactured, and also tested indoor. The results were satisfactory. During its shape contacted surface system, non-smooth shape display some structure merits such as decreasing resistance. It was obvious that the drilling efficiency of the bionics bit is much higher than that of ordinary’s one, and so does the working life of bionic bit.     

煤矿用锚杆钻头的应用现状与发展趋势

我国是采煤大国,大多数煤矿以井工开采为主,煤矿巷道掘进和支护的工程量很大,巷道支护钻孔施工需要消耗大量锚杆钻头,锚杆钻头的设计和制造技术也得到了快速发展。介绍了锚杆钻头的发展和应用现状,对我国煤矿现用的锚杆钻头的技术特点、适用性进行了分析,并结合煤矿巷道支护的实际需求,提出了施工硬岩和复杂地层时锚杆钻头存在的问题,最后从锚杆钻头设计、加工工艺等方面,阐述了锚杆钻头的发展趋势。