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碎软煤层分层切削细化钻屑防堵机制研究
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作者 王永龙 麻登辉 +3 位作者 余在江 王振锋 赵澳琪 张辉 《中国安全生产科学技术》 北大核心 2025年第3期105-112,共8页
为探究分层切削钻进钻屑运移防堵功能,采用理论分析、钻进试验、数值模拟的方法,建立钻屑运移数学模型,分析钻屑粒径、排渣空间对钻孔排渣影响规律,验证分层切削钻具细化钻屑的功能及其排渣效果,并开展现场钻进对比性工业试验。研究结... 为探究分层切削钻进钻屑运移防堵功能,采用理论分析、钻进试验、数值模拟的方法,建立钻屑运移数学模型,分析钻屑粒径、排渣空间对钻孔排渣影响规律,验证分层切削钻具细化钻屑的功能及其排渣效果,并开展现场钻进对比性工业试验。研究结果表明:钻屑粒径越小、排渣空间越大,钻屑的启动风压越小,钻孔堵塞风险越小,综合考虑钻具尺寸与强度,建议优先选择终孔直径113 mm的钻头和73 mm的钻杆;钻进试验和数值模拟结果表明,分层切削钻具能够细化钻屑,其排渣效果优于常规钻具;工业性试验表明,分层切削钻具使得钻孔出渣更均匀连续,钻屑基本呈粉末状,钻进深度提升了13.89%,钻进速度提升了16.04%。研究结果可有效促进煤矿安全高效开采,并为瓦斯抽采钻孔钻具设计提供参考。 展开更多
关键词 碎软煤层 钻孔排渣 分层切削 煤渣细化 助排防堵
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新型导流式孔口防喷钻进技术研究
2
作者 王永龙 杜康 +3 位作者 余在江 郭佳宽 麻登辉 赵澳琪 《煤炭技术》 CAS 2025年第1期178-184,共7页
为解决我国瓦斯突出矿井顺层钻孔施工过程中可能出现喷孔、瓦斯超限等事故这一技术性难题,基于伯努利定律提出孔口引流防喷装置设计新思路。结合理论计算验证新理念的科学性和有效性,并提出新型防喷除尘设备的设计模型。使用FLUENT数值... 为解决我国瓦斯突出矿井顺层钻孔施工过程中可能出现喷孔、瓦斯超限等事故这一技术性难题,基于伯努利定律提出孔口引流防喷装置设计新思路。结合理论计算验证新理念的科学性和有效性,并提出新型防喷除尘设备的设计模型。使用FLUENT数值模拟软件并基于多项指标对新模型进行参数优化,最终得出最优方案为最大长度1100 mm,最大直径φ340 mm。加工新产品并应用于山西焦煤西山煤电公司屯兰矿,应用结果表明:使用新装备在瓦斯抽采钻孔施工过程中,钻场内瓦斯浓度低于0.3%,普遍低于使用传统设备进行钻孔施工时钻场内的瓦斯浓度。 展开更多
关键词 突出矿井 防喷除尘 顺层钻孔 数值模拟 伯努利定律
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四翼内凹刻槽钻杆高效排渣钻进技术研究 被引量：1
3
作者 王永龙 杜康 +3 位作者 余在江 郭佳宽 麻登辉 赵澳琪 《中国安全生产科学技术》 CAS CSCD 北大核心 2024年第5期162-169,共8页
为解决松软煤层钻进钻孔排渣通道堵塞这一制约钻孔施工效果的关键难题,基于优化钻杆截面形状以增大排渣空间、预防钻孔堵塞这一理念,提出四翼内凹刻槽钻杆几何设计构想,通过孔内排渣阻力力学方程计算验证、钻杆排渣效果数值模拟,分析钻... 为解决松软煤层钻进钻孔排渣通道堵塞这一制约钻孔施工效果的关键难题,基于优化钻杆截面形状以增大排渣空间、预防钻孔堵塞这一理念,提出四翼内凹刻槽钻杆几何设计构想,通过孔内排渣阻力力学方程计算验证、钻杆排渣效果数值模拟,分析钻杆结构参数对排渣性能的影响,研制四翼内凹刻槽钻杆并在某矿进行工业性试验。研究结果表明:相较于传统圆状刻槽钻杆,四翼内凹刻槽钻杆在施工过程中具有更大的排渣空间,通过孔内沿程阻力计算对比,四翼内凹刻槽钻杆孔内沿程阻力较圆状刻槽钻杆低13%;数值模拟计算结果表明,当弧形内凹切槽对钻杆的圆心角α=35°、切入深度|EF|=4 mm时,渣体运移距离最大,平均运移速度最大,排渣性能最优;工业性试验表明,使用四翼内凹刻槽钻杆施工钻孔,班进尺长度和终孔深度得到显著提升。研究结果可为煤矿瓦斯抽采钻孔钻具设计提供参考。 展开更多
关键词 松软煤层 瓦斯抽采 煤层钻进 钻孔排渣 内凹刻槽钻杆
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突出煤层分层切削钻孔瓦斯释放特征及应用研究
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作者 王永龙 赵澳琪 +5 位作者 余在江 王振锋 刘晓 麻登辉 张辉 刘春 《煤田地质与勘探》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第8期220-230,共11页
【目的】突出煤层钻进过程中的喷孔瓦斯超限是威胁矿井高效生产的安全隐患,分层切削钻进方法有助于在孔内削弱喷孔瓦斯压力,但分层切削形成的梯形钻孔周围瓦斯释放特征不明,限制了分层切削钻具结构设计和应用效果。【方法】以不同层间... 【目的】突出煤层钻进过程中的喷孔瓦斯超限是威胁矿井高效生产的安全隐患,分层切削钻进方法有助于在孔内削弱喷孔瓦斯压力,但分层切削形成的梯形钻孔周围瓦斯释放特征不明,限制了分层切削钻具结构设计和应用效果。【方法】以不同层间距、层厚差的分层切削钻孔为研究对象,建立数学模型分析钻孔周围瓦斯流动规律,并定量描述了分层切削钻孔瓦斯流量与层间距、层厚差之间的关系,在此基础上,通过数值模拟分析了分层切削钻具瓦斯释放调控机制,优化了分层切削钻具结构,并开展了现场钻进工业性试验。【结果和结论】结果表明:(1)多次切削成孔方式使钻孔的揭露面积逐渐增大,有效控制了瓦斯释放面积,进而调控了瓦斯释放流量,通过合理设计钻孔层厚差Hj与层间距Li,能够将瓦斯释放流量降低18.3%以上。(2)在一定层间距范围内,双层切削钻具调控效果将优于三层切削钻具,直径为63.5 mm刻槽阻尼钻杆在推力140 kN和扭矩4600 N·m作用下,最小安全系数为3.009,满足强度设计要求。(3)优选双层切削钻具,其揭露直径73 mm,终孔直径113 mm,层间距0.8 m,通过工业性试验,钻遇高压瓦斯富集区时,孔口瓦斯体积分数降低了37.7%,孔口瓦斯体积分数均未超过0.5%。表明分层切削钻具调控钻孔周围煤体瓦斯释放量、削弱瓦斯释放强度的作用显著,为预防钻孔喷孔瓦斯超限问题提供了新的解决思路。 展开更多
关键词 突出煤层 分层切削 瓦斯抽采 瓦斯超限 数值模拟
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