全液压凿岩机全液压凿岩机与风动凿岩机比较

长期以来，在采矿工业方面的风动凿岩方法，主要有回转式、冲击式和回转冲击式三种。回转凿岩适用于软岩钻进。岩石超过了一定的硬度，如仍用回转式凿岩，就需要把推进力加大，因而就要安装大型复杂的机器。另外，钎头磨损非常快，达到无法补救的地步。因此，长期以来，在坚硬岩石凿岩采用冲击式。冲击式凿岩的优点是钎头磨损极小，其缺点是钻进速度远不及回转式凿岩的速度。回转冲击式凿岩是在回转钻进的同时又连续冲击破碎岩石，它兼有回转式钻进和冲击式钻进两者的优点，产生较高的的钻孔速度，而不必加过大的推进力，钎头的磨损也不严重。五十年代初期，西德鲁尔煤矿开始使用风动回转冲击式凿岩机钻孔，钻进速度比一般的风动冲击式凿岩机提高将达两倍，但是它的风量消耗却要增加三倍。     

液压凿岩机回转速度控制系统

为提高液压凿岩机效率以及延长其使用寿命,利用最优凿岩角理论,完成了基于冲击频率控制回转角度的液压凿岩机控制系统。根据最优凿岩角理论,在破岩时特定性质的岩石有确定的最优凿岩回转角度与之对应,此时钻具破岩效率最高,即不同冲击频率可对应凿岩机不同回转速度。基于LabVIEW平台开发的冲击频率提取功能可实时提取液压凿岩机冲击信号,并加以处理得到实时冲击频率,依据最优回转角理论计算凿岩机最优转速,并将数据传输至控制器,通过控制器程序实现对液压凿岩机回转速度调节的目的。通过试验验证,本控制系统可以有效实现基于冲击频率对液压凿岩机回转速度的精确控制,从而实现对液压凿岩机最优转角的实时控制。     

国外履带式露天钻车简介

履带式露天钻车并非指那些钻凿大孔径的纯回转钻机、钢丝绳冲击钻机、潜孔钻机和牙轮钻机等大型钻机,而是指那些与各种凿岩机(如冲击回转式凿岩机、独立回转式凿岩机和液压凿岩机等)或小型潜孔冲击器配套,进行中等孔径的中深孔接杆凿岩的凿岩设备。它的主要特点是:     

在岩石钻凿系统中研究钎具钻具性能

煤矿以及软岩、硬岩的岩石钻凿系统,是研究钻孔与凿岩机械及其钎具钻具的基础。本文叙述了岩石钻凿系统研究与实践的基本情况．以列出的11个有关公式及2个图表、若干具体数据,从钻孔与凿岩机械输出能量特点、钎具钻具本身状况、岩石性质等方面。分析了冲击凿岩系统对钎具的影响和回转式钻进系统对钻具的影响,提出应将钎具钻具纳入岩石钻凿系统进行其性能与可靠性的研究。     

电磁凿岩机

电磁凿岩机是凿岩设备研究工作领域内具有发展前途的方向性设备。由于电动凿岩机的单次冲击功小,因此竞争不过风动凿岩机。研究工作表明,研制大功率和工作可靠的冲击回转式凿岩机是一项极为复杂的课题,但是,电气动力工程的高速发展使这一课题的解决具有现实意义。采用电磁铁作为驱动件能更简单地解决电能转换为冲击能的问题。现今,已具备运用电磁冲击组件研制电磁冲击回转式凿岩机     

YGZ70型独立回转凿岩机

本文简要介绍了我国生产的独立回转凿岩机系列产品之一——YGZ70型独立回转凿岩机的用途,使用范围、结构特点及主要技术规格。扼要地论述YGZ70型独立回转凿岩机冲击部分采用无阀配气结构的优点,活塞在缸体内运动的三个阶段的工作原理;启动阀的作用、结构和工作原理;用数理统计法进行调试,确定最优参数组合;用三种电测方法测定冲击功、频率和行程。最后叙述了YGZ70型独立回转凿岩机在矿山的试验实例。实践表明YGZ70型独立回转凿岩机具有凿岩效率高、工作可靠、结构紧凑、零件寿命长、易损件少、使用维修方便等优点。     

冲击式凿岩机凿岩效率的优化

自动化程度高的大功率凿岩设备的发展,意味着钻具必须能适应大的应力,同时其可靠性要更高。据桑得威克公司凿岩试验室的试验,满足这两个要求的唯一途径,是保证凿岩设备以最大可能的效率进行凿岩。钻具的作用是将活塞能量传递给岩石。效率的定义是破碎岩石的能量与凿岩机活塞传递     

凿岩设备的发展

虽然凿岩设备的选择主要决定于所钻凿岩石的硬度,但旋转冲击式液压凿岩机已广为应用,因为这种凿岩机可随着岩层的变化将旋转凿岩改为冲击凿岩。埃姆柯及其子公司赛科马公司是发展顶板锚杆技术的先驱者。该公司生产的锚杆机能安装和拧紧机械锚杆或树脂锚杆。自动锚     

新式液压凿岩机

近年来,国外研制成功旋转冲击式液压凿岩机。这种凿岩机的主要优点是,能连续旋转,转矩大,推力大,钻头的刃角大,便于切削岩石,而且隙角大,利于冲击和顶压钻头。冲击频率为2500～10000次/分,凿岩效率为压气凿岩机的1.5～2.5倍。     

煤矿井下双履带行走机械转向方式的探讨

对双履带行走机械的转向阻力矩、三种转向方式所需的驱动力(牵引力)、驱动力矩、驱动功率进行了分析和推导,提出了计算公式及确定其动力系统功率的方法。     

液压凿岩机回转性能测试系统的研究

在对液压凿岩机回转性能参数进行理论分析的基础上,依据国家标准的要求,建立了液压凿岩机回转性能测试系统,并对某型号液压凿岩机进行了回转性能测试试验,试验结果表明:本测试系统可完全满足液压凿岩机回转性能测试的需要,方便技术人员对液压凿岩机回转机构进行性能评价和提供改进依据,对提高液压凿岩技术具有重要意义。     

煤矿井下定向钻进螺杆钻具力学分析

单弯螺杆钻具是实现煤矿井下近水平定向钻进的重要工具之一。文章采用纵横弯曲法对煤矿井下单弯螺杆钻具进行受力和变形分析,阐述了变斜力和变方位力与钻压、第一跨梁长度、钻孔曲率、结构弯角及工具面向角等因素的关系。此外,通过对螺杆钻具的扭矩、轴向荷载和离心力的分析,有助于全面了解螺杆钻具的工作状况,对正确使用和维护钻具、保证定向钻进施工的顺利进行具有重要意义。     

基于扭矩的安全钻进控制

扭矩是钻进过程中的一个重要参数,扭矩太小时破岩效率低而影响机械钻速,扭矩太大又可能会引发钻具事故,因此需要针对不同的钻具组合,探讨井口处钻柱及钻头扭矩计算方法。本文针对提供扭矩的顶驱或者电动钻机,阐述了钻柱井口扭矩值的计算。根据底部钻具组合中是否带螺杆钻具,提出了钻头处扭矩的计算方法。研究结果得出,在电机电压和负载电阻一定的条件下,井口钻柱的扭矩随其转速变化,一旦转速确定,则扭矩就确定。如果底部钻具组合中不带螺杆,则整个钻柱的扭矩值从井口到钻头向下逐渐递减;如果底部钻具组合中带有螺杆,则钻头扭矩就是此压力降下螺杆的输出扭矩值。螺杆的输出扭矩值与其负载压力降大小成正比,钻井液排量一定的情况下,一旦螺杆的负载压力降确定,其输出扭矩值确定。只要井口与钻头处扭矩差值不超过整个钻柱任意一处的抗扭强度,钻柱就不会发生因扭矩导致的事故。研究结果表明,本文提出的方法为科学选择顶驱或转盘转速及电机功率,合理匹配钻头和螺杆钻具等方面提供了理论指导。     

基于有限元的钻进参数相互影响机理研究

在实际的岩土钻进过程中会经常遇到软弱岩土层、破碎带及断层、岩溶、高地应力等不良地质,因此给 钻进工程带来一系列问题和灾害。 众多文献资料和试验数据证明,此类问题与钻进的运行参数以及岩土的力学参数 有着密不可分的关系。 由此,本项目以 PDC 复合片钻头为研究对象并进行仿真模拟分析,设置不同的岩体参数以及 不同的钻进参数,将在不同条件下所得的作业数据进行分析研究,揭示钻头在不同岩石中钻进参数表现的区别和在 不同岩体在相同钻进条件下轴压和扭矩的区别和联系。 分析发现岩石性质越好的其 Mises 等效应力就越高;在一定 范围内钻头轴压和扭矩均与钻速呈现出正相关的关系,钻压的提高增加了钻齿的切入深度与岩石切削作用,扭矩继 而随之增加;在相同钻速条件下转速的提高并没有对轴压产生较明显的影响,扭矩则呈现正相关变化。 最后通过 Python 语言建立人工神经网络,经过机器学习对数值模拟数据和实际钻孔数据进行训练,验证利用钻进参数和机器学习 的方法来实现对岩石种类的判识具有可实现性,最终结果表明对模拟数据训练预测的准确率达到 90%左右,实际数 据的准确率最高达到 78%。     

手持式气动帮锚杆扭矩扳手

为了解决手持式气动帮锚杆钻机帮部扭矩不足的问题,因顶部锚杆机技术使用比较成熟,运用顶部锚杆机改制成手持式气动帮锚杆扭矩扳手,通过现场实际应用,可有效解决帮部锚杆扭矩不足问题,满足高预应力锚杆支护的要求,且使用方便,提高工作效率,是弥补手持式气动帮锚杆钻机帮部扭矩不足的有力帮部扭矩工具。     

牙轮钻机微机控制系统

牙轮钻机钻凿的岩层是随机分布、错综复杂的,因而钻进过程难以定义。针对这种情况本文提出牙轮钻进岩石可钻性指数,可用来连续检测牙轮钻进过程中的岩性变化,并由此而建立牙轮钻进过程的控制模型。这一控制模型可对钻具的轴压和转速进行优化匹配。微机控制系统可使钻机随着被钻岩石变化始终处于良好的钻进状态,它还具有钻进参数超限处理、钻进过程程序控制钻进深度的盘测、岩性记录和指导调平等功能。     

扩孔工况下反井钻机钻具受力研究及工程应用

本论文基于铁矿极硬岩石条件,对反井钻机钻具在扩孔工况下的受力进行简化,研究钻具在扩孔工况下的受力,充分考虑钻头振动荷载、钻具与岩层相互作用、偶然荷载等因素对钻具受力造成的影响,得出扩孔状态下钻杆受到的拉力、扭矩公式。通过分析岩石条件,获取岩石抗压强度,将钻杆所受扩孔拉力、扭矩的计算公式应用在反井工程中取得良好的结果,工程实践表明,研究成果对计算处于极硬岩石下扩孔工况钻杆的扩孔拉力、扭矩具有借鉴意义。     

螺杆钻进工艺在青海共和干热岩GR1 钻井中的应用

为了提高干热岩钻井效率和减少井内事故,在青海共和盆地干热岩GR1井进行了螺杆钻进工艺的应用。根据现场高温井况下螺杆钻具的工作特性,改进优选了螺杆钻具的耐高温橡胶和转子定子的配合间隙,并在深孔高温(孔深3705 m,孔底温度236℃)中首次成功尝试,为进一步改进螺杆钻具在高温井况下的应用提供了经验。     

液力衡扭旋冲提速工具及其在达深16井的应用

大庆油田深部地层岩石坚硬、研磨性强,运用常规手段钻进,单只钻头进尺少、寿命短且机械钻速较低。应用液力衡扭矩提速工具,有效解决了这些问题,显著提高了机械钻速和单只钻头的进尺。通过达深16井的现场试验证明,该工具能够使钻头的破岩方式在剪切的基础上附加机械冲击和高压水力脉冲,有效提高PDC钻头剪切岩层的效率,为深井提速提供了一种有效的手段。     

新型复合技术动力头的设计研究

现有动力头胶套卡盘的工作特点是同时承担扭矩传递、夹持钻具和轴向载荷等,胶套长时间处于高压、高负荷下工作。为了提高动力头胶套卡盘寿命,减缓配油套负荷,提出新型复合技术动力头的结构设计及工作原理,以分解卡盘载荷,扭矩传递和轴向载荷传递由其他机械结构件与动力头主轴分担,胶套卡盘只承受夹持钻具载荷。复合协同承担打钻载荷的新型技术原理,使胶套处于低压低载荷状态下工作,从而提高胶套寿命、减少胶套更换频次、提高生产效率;降低配油套配油压力、减小泄漏量、提高其工作效率。通过ZYW4000型钻机采用新型复合技术动力头进行样机试验,按新操作流程,实际测定分析卡盘胶套工作时间(胶套寿命)提高了5倍以上。