随钻岩性识别技术研究进展

随钻岩性识别是一种便捷、高效的地层信息获取技术,具有即时、准确、环保以及节能等优点,可应用于岩石边界确定、支护参数设计、爆破参数设计以及区域地层强度参数识别等工程领域,一直是国内外学者研究的重点方向。本文系统分析了随钻岩性识别技术研究现状以及发展趋势,结合近年来随钻岩性识别技术的应用,探讨了该技术作为智能化探测的新方法与新理论。首先,总结了随钻岩性识别关键技术国内外发展历程;其次,阐述了国内外岩性识别系统的研究现状,包括技术原理及系统组成,并对部分国内外典型岩性识别系统进行对比和评价;再次,总结钻进过程中钻进参数与岩石之间的响应关系及建立的钻进指标和评价体系,并根据旋切式及旋切-冲击式两种钻进方式讨论影响随钻岩性识别的因素;最后,根据随钻岩性识别技术研究领域的发展动态,总结现阶段工程应用中存在的问题,展望随钻岩性识别技术研究未来的发展趋势。     

煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统及其应用

围岩岩性随钻识别技术能够实时获取巷道围岩力学参数,为煤巷围岩支护提供基础保障。本文基于煤矿巷道液压锚杆钻机研发了煤巷液压锚杆钻机随钻参数采集系统,包括钻进系统、动力系统、监测系统及试件平台。利用该系统进行了不同强度砂浆组合试件的钻进实验,结果表明,系统性能良好,随钻参数变化规律明显,扭矩和推进压强在不同岩层交界处有明显的跃迁现象。为了验证岩石强度随钻识别的可靠性,通过随钻参数计算破岩比能,进一步分析了随钻参数与抗压强度的关系。基于破岩比能法该系统可以实现随钻参数对岩石力学性能的识别。     

基于数字钻孔的钻头磨损与随钻参数关系研究

通过随钻参数反演岩石力学参数是数字钻孔技术的核心问题,PDC钻头是数字钻孔技术中破岩的主要结构。为了分析PDC钻头磨损程度对随钻参数的影响,基于煤矿液压锚杆钻机建立了数字钻进系统。利用该系统进行了钻头不同磨损程度下的数字钻进试验,同时结合有限元软件对钻进过程进行模拟,研究了PDC钻头磨损条件下随钻参数的变化规律。研究结果表明：钻进过程中各随钻参数之间的相关性与岩石强度变化规律显著;随钻参数对钻头磨损程度响应明显,在相同动力以及岩石强度条件下,钻进速度随着钻头磨损程度的增大而减小,钻杆扭矩随磨损程度增加而增大。试验结果与数值计算结果变化规律一致,证明了钻头不同磨损程度对于数字钻孔技术确定岩石性质具有重要影响。该研究为PDC钻头在数字钻孔中合理调整钻进参数以及反演岩石力学参数提供了参考。