南桐礦區(qū)瓦斯抽放孔快速鉆進鉆頭的研究.pdf

1、隨著我國經(jīng)濟的蓬勃發(fā)展，對能源的需求愈加迫切。煤炭是我國主要的能源，煤炭生產(chǎn)過程中，因瓦斯事故引起的安全事故時有發(fā)生，且往往帶來災(zāi)難性的后果。在鉆探技術(shù)和設(shè)備落后以及巖層條件復(fù)雜的礦區(qū)，打鉆難導(dǎo)致瓦斯抽放率低，嚴(yán)重影響了煤炭安全生產(chǎn)。因此，研制高效長壽命的鉆頭，應(yīng)用合適的鉆機和鉆具，制定一套高效的瓦斯抽放孔鉆進工藝和技術(shù)，對保障煤礦高效安全生產(chǎn)有重要的工程技術(shù)和社會意義。 本文以“南桐礦區(qū)提高瓦斯抽放鉆孔鉆進速度技術(shù)的研究”項目

2、為依托，在充分掌握研究區(qū)地質(zhì)資料、鉆探技術(shù)狀況的基礎(chǔ)上，采用巖層分層最優(yōu)分割計算進行鉆頭選型，在硬巖段使用人造孕鑲金剛石取心鉆頭及PDC取心鉆頭，在軟～中硬巖層段使用PDC內(nèi)凹三翼無心鉆頭。應(yīng)用表明，分層推薦使用的鉆頭鉆速高，適巖性好，壽命長。為煤田地質(zhì)鉆探提供了一種鉆頭選型實用方法和選型依據(jù)。通過對國內(nèi)外研究現(xiàn)狀資料分析，對地質(zhì)PDC鉆頭和金剛石鉆頭的破巖機理和磨損規(guī)律進行了總結(jié)，并重點對PDC鉆頭的失效形式進行了分析。 通過

3、軟件ANSYS，采用熱彈塑性有限元方法，對PDC/45＃鋼接頭在釬焊后的殘余應(yīng)力進行了三維模擬分析。結(jié)果表明，在釬縫與PDC硬質(zhì)合金合金基底一側(cè)所受的殘余應(yīng)力最大，即為最危險區(qū)域。研究了釬縫厚度和形狀對殘余應(yīng)力的影響：隨著釬縫厚度的增加，焊后殘余應(yīng)力減小，當(dāng)釬縫厚度100μm到120μm時，殘余應(yīng)力最小，而后隨著釬縫厚度的增加，殘余應(yīng)力又會增加。得到釬縫邊緣弧形設(shè)計的接頭，模擬結(jié)果表明，釬焊后殘余應(yīng)力小，焊接強度高。 設(shè)計了PD