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突出松软煤层螺旋钻进技术的研究.pdf

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突出松软煤层螺旋钻进技术的研究 林府进 煤炭科学研究总院重庆研究分院 摘要就突出松软煤层螺旋钻进成孔各参数进行分析,确定合理参数结构的螺旋钻杆及配 ,。 套钻机为螺旋钻进成孔技术在突出松软煤层中的应用提供可借鉴的参数 关键词突出松软煤层螺旋钻进成孔技术 前言 、 螺旋钻杆配合压风排渣的钻进成孔技术是一种在高瓦斯突出煤层或松软煤层中成孔的有效钻孔 ,。 施工方式是一项比水力排渣成孔和单独的螺旋钻进成孔先进的钻孔施工方法该工艺采用螺旋钻杆 ,, 的旋转作为主要动力来排出孔内煤屑压风的作用是加速孔内粉状煤屑的运动和冷却钻头大的煤渣 。 通过螺旋钻杆的叶片转动带出 , 本文就突出松软煤层螺旋钻进成孔各参数进行研究分析确定合理参数结构的螺旋钻杆及配套钻 ,。 具设备为突出松软煤层螺旋钻孔施工提供可借鉴的方法和装备 !螺旋钻进主参数的选择 、、、、 突出松软煤层螺旋钻进的主要参数有∀成孔直径#钻孔深度∃钻进速度∀钻具转速。螺 、。 旋叶片的升角%钻机主电机功率&等 ,, 其中前∋项经常是根据抽放工程的需要给定一般成孔直径在()一∗++钻孔深度要求能达到 ,−−。。 !一!),+钻进速度控制在)一!而+./有利于成孔后几项是由设计者综合考虑确定 0钻机钻具转速的选择 ,,, 钻具转速是螺旋钻进技术的主要参数之一转速的高低不仅关系到钻机本身的结构而且影响 。, 到钻机排渣效果高转速钻进成孔是以松散的煤屑排出而低转速钻进时螺旋叶片上的煤屑不能自动 ,,, 排运至孔口是靠后面煤屑推挤着向孔口方向运动当煤体水分大时煤屑与叶片间的摩擦力也较 。 大,就需要较大输煤屑功率,并往往形成阻塞,发生卡钻现象 ,, 由相关文献「!0〕可知钻具转速按下式确定∀ ‘4 。二123。1 式中。修正后的临界转速5 ,、、,−− 犬—常数视煤的性质成孔直径钻进速度等因素而定通常取360一∋5 ‘。 。∀—为理论计算的临界转速 随着—3值的增大,输送钻孔煤屑效率和成孔时间是下降的,但功耗随它的增大而上升,一般取 −−。 3二0一∋为宜 ,“、, 其中临界转速基本可认为不受内径大小的影响如升角为0)外径为∗++时其他条件不变 ,,。 的情况下内径从∋0++增大到)++时临界转速从17849+./减小至!:0“+./ 一)∗一 、,, 临界转速与叶片的升角成孔孔径有很大的关系,孔径越大所需要的临界转速就越低反之就 ,, 越高指螺距一定的情况下孔径越大升角越小。临界转速基本是随叶片的螺旋升角增大而增 ,。 大如图!所示 一气口∗;一#(∋<7#80 −一−一;; 一一一一一一一 − 一沪一一%一叭 洲尸沪−尹= =−一一一;;一> − 一一===一一一一 − 一口一口一,一;一一一 口一 尸口 1月娜!!!月!!!!!! !二 图!升角与临界转速关系图 ∋螺旋钻杆参数的确定 、、、, 螺旋钻杆参数主要包括螺旋升角%螺距?中心管径钻机钻进速度钻机主电动机功率等 。 方面 ∋−!螺旋升角。 ,, 螺旋升角%的大小与螺旋半径有关螺旋半径越大螺旋 ,, 升角越小靠近芯管处螺旋升角最大只有当%鉴价价表示煤 , 屑与螺旋叶片之间的摩擦角时螺旋叶片才能将煤屑带出 。 孔外 ≅%/%感≅%/价0 , 由上可知靠近叶片边缘处的煤屑容易排出孔外而靠近芯 。 管处则排屑困难 、, 但升角的大小与所耗的功率大小排粉时间有关升角与 。 功耗的关系Α’Β如图0所示在其他条件不变的情况下∀螺旋升 ,, 角过小或过大功率的损耗就会增大最小功率对应在一定的 图0螺旋升%与功耗&关系 角。 螺旋角度内 , 螺旋钻杆比较合理的螺旋升角随钻屑与叶片间摩擦系数的增加而减小而受其他几个因素的影响 。,, 较少一般情况下从排渣方面考虑,较合理的螺旋升角也有一个范围排渣效果与螺旋升角的关 系Α’〕如图∋所示, − #二,80+ 6− #()+ Χ ,%9 图∋螺旋升角%与螺旋面摩擦系数五螺旋钻杆直径#排渣效果关系 一)! ∋−0螺距? 。,。 螺距?与螺旋升角%及芯管Δ之间必须满足一定的条件一般孔径越大系数取值就取小值 ∋−∋中心管径 ,, 临界转速基本可认为不受内径大小的影响但中心管径又不能太小它的首要任务是完成推进力 ,。 及旋转扭矩的传递。在其刚度和强度要求得到满足时才可考虑减小中心管直径 ∋−式8中钻机钻进速度 ,。 提高钻机钻进速度可提高功效降低钻孔成孔时间 二 互∋ ∃,+5 钻孔设计深度> &Ε,孔径一一&(∋孔径 。—,/ 钻进速度而+.5— ,/。 —+.‘口 Φ+钻孔成孔时−可一一 、、 钻进—速度的选值与煤的性质成孔直径一 产 ,,一一一一