国产日韩欧美一区二区三区三州_亚洲少妇熟女av_久久久久亚洲av国产精品_波多野结衣网站一区二区_亚洲欧美色片在线91_国产亚洲精品精品国产优播av_日本一区二区三区波多野结衣 _久久国产av不卡

?

煤礦巷道底板錨固孔排渣機(jī)理及應(yīng)用

2014-06-07 05:55康紅普徐佑林
煤炭學(xué)報(bào) 2014年3期
關(guān)鍵詞:聚集區(qū)鉆桿底板

張 輝,康紅普,徐佑林

(1.煤炭科學(xué)研究總院開(kāi)采設(shè)計(jì)研究分院,北京 100013;2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院,北京 100083)

煤礦巷道底板錨固孔排渣機(jī)理及應(yīng)用

張 輝1,2,康紅普1,徐佑林1

(1.煤炭科學(xué)研究總院開(kāi)采設(shè)計(jì)研究分院,北京 100013;2.中國(guó)礦業(yè)大學(xué)(北京)資源與安全工程學(xué)院,北京 100083)

針對(duì)煤礦巷道底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中排渣困難的問(wèn)題,分析了底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中的排渣過(guò)程,提出了底板錨固孔鉆進(jìn)排渣困難是由于“鉆渣三區(qū)”的存在,得出“鉆渣三區(qū)”是動(dòng)態(tài)的依次逐步形成的,并最終同時(shí)存在;利用流體力學(xué)的基本原理,推導(dǎo)了沖洗液循環(huán)過(guò)程的沿程水力損失及在固液耦合作用下鉆渣在沖洗液中上返的力學(xué)公式。根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)基本情況,得出沖洗液在沖洗鉆孔及排渣過(guò)程中的沿程水力損失對(duì)鉆渣上返的速度vt影響極小,并確定了“鉆渣三區(qū)”形成的條件。結(jié)果表明:在底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中,鉆孔機(jī)具的選擇、沖洗液流量的要求以及鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、鉆壓的控制必須協(xié)調(diào)一致,控制鉆渣聚集區(qū)的形成,在很大程度上避免鉆渣聚集區(qū)的形成是加快鉆進(jìn)速度的關(guān)鍵。

底板錨固孔;鉆孔排渣;水力損失;鉆渣三區(qū)

煤炭資源開(kāi)采由淺部向深部發(fā)展是客觀的必然規(guī)律,隨著煤炭開(kāi)采深度不斷增加,巷道底臌現(xiàn)象尤為嚴(yán)重,成為影響巷道穩(wěn)定的關(guān)鍵因素。多年來(lái)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明,底板錨桿(索)加固不僅是治理巷道底臌最行之有效的方法,而且對(duì)巷道圍巖整體的穩(wěn)定性起著重要的作用[1-6]。隨著錨桿(索)支護(hù)技術(shù)不斷發(fā)展,并取得了廣泛應(yīng)用,為巷道底臌的有效控制提供了強(qiáng)有力的技術(shù)支撐。然而由于底板錨桿(索)孔成孔比較困難和成孔效率極低,成為制約巷道底板錨桿(索)加固技術(shù)發(fā)展的瓶頸[7-9]。

目前,煤礦巷道錨固孔大多采用沖洗液正循環(huán)的方式排渣成孔,其鉆進(jìn)速度受底板巖性、鉆頭破巖顆粒大小、沖洗液(高壓風(fēng)或高壓水)、沖洗液壓力以及成孔直徑的影響[10-14]。因此,弄清楚底板錨固孔鉆進(jìn)時(shí)的排渣機(jī)理對(duì)底板錨固孔的快速鉆進(jìn)具有重要意義。

1 底板錨固孔鉆進(jìn)排渣機(jī)理

1.1 底板錨固孔鉆進(jìn)排渣特征分析

目前煤礦底板錨固孔多采用沖洗液正循環(huán)排渣鉆進(jìn),包括正循環(huán)水力排渣和風(fēng)力排渣兩種情況[15-18],排渣系統(tǒng)的排渣動(dòng)力并不來(lái)自于鉆機(jī)的動(dòng)力,而來(lái)自于外在沖洗液的動(dòng)力,圖1為底板錨固孔鉆進(jìn)正循環(huán)沖洗液排渣系統(tǒng)示意。

圖1 底板錨固孔鉆進(jìn)沖洗液正循環(huán)排渣示意Fig.1 Diagrammatic sketch of flush fluid normal cycle deslagging in floor anchor hole drilling

受巷道底板所處的特殊環(huán)境及錨固孔深度(一般為4~8 m)的要求等因素的影響,井下工程鉆進(jìn)中,采用正循環(huán)排渣方式進(jìn)行底板鉆孔時(shí),當(dāng)鉆進(jìn)深度達(dá)到2.0 m以下時(shí),常常表現(xiàn)出卡鉆、塌孔、抱鉆等問(wèn)題,導(dǎo)致深孔鉆進(jìn)難以實(shí)現(xiàn),而且在提鉆后,部分鉆渣回落孔內(nèi),造成鉆孔的有效深度大大降低,圖2為拔鉆后鉆渣回返孔底示意。

1.2 底板錨固孔鉆進(jìn)時(shí)的動(dòng)態(tài)區(qū)域劃分

圖2 提鉆后鉆渣回返孔底示意Fig.2 Diagrammatic sketch of boring mud reversal hole bottom after lifting drill

井下底板錨固孔工程鉆進(jìn)中,鉆渣在鉆頭孔口射流的作用下離開(kāi)孔底后便進(jìn)入鉆桿與孔壁之間的環(huán)形空間,并由上返的沖洗液攜至孔口,沖洗液流體攜帶鉆渣效果的好壞將直接影響著鉆進(jìn)的速度。鉆渣在環(huán)形空間的運(yùn)移是由于受到了沖洗液的動(dòng)力作用和鉆渣的重力下沉而產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)效果。在沖洗液的作用下,鉆渣顆粒在環(huán)形空間的基本運(yùn)動(dòng)形式有兩種:一是在靜態(tài)流體中因自重而下沉;另一種是在流體流動(dòng)的情況下,克服鉆渣下沉阻力而上升。經(jīng)過(guò)對(duì)煤礦現(xiàn)場(chǎng)底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中遇到的問(wèn)題進(jìn)行長(zhǎng)期觀測(cè)和細(xì)心體會(huì)發(fā)現(xiàn),孔壁與鉆桿之間的環(huán)形空間的鉆渣在底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中將形成3個(gè)區(qū)域(圖1),3個(gè)區(qū)域相互作用的影響嚴(yán)重制約著鉆進(jìn)的速度。

(1)鉆渣上返區(qū)(I區(qū))。該區(qū)鉆渣密度較低、顆粒直徑小,在水流或風(fēng)流的作用下,這一區(qū)域的鉆渣能順利地排除孔外。鉆深較淺時(shí),孔內(nèi)鉆渣量較少,水流或風(fēng)流的流速較高,沖洗液較容易把鉆渣推出孔外;隨著鉆進(jìn)深度的增加,沖洗液推動(dòng)鉆渣上浮需要的能量逐漸增大,鉆渣上返的速度將逐漸變緩。底板巖層松軟破碎時(shí),孔壁破碎的圍巖顆粒將滑落孔內(nèi),小的顆粒將隨鉆渣排出,而較大的顆粒將沉入孔底,使得鉆頭反復(fù)破碎鉆渣;底板巖層破碎程度比較大的情況下,高壓沖洗液作用下將出現(xiàn)嚴(yán)重塌孔現(xiàn)象。

(2)鉆渣聚集區(qū)(Ⅱ區(qū))。該區(qū)是鉆渣較大顆粒無(wú)法上返而逐漸聚集的區(qū)域。隨著鉆進(jìn)深度的不斷增加,鉆渣上返的高度逐漸增大,沖洗液克服鉆渣上返所做的功就越大。在進(jìn)入環(huán)形空間內(nèi)的沖洗液壓力一定的條件下,孔底鉆頭破碎產(chǎn)生大顆粒鉆渣將懸浮在孔內(nèi)且在I區(qū)下部逐漸聚集,而小顆粒鉆渣在懸浮的大顆粒鉆渣之間上返,使得小顆粒鉆渣到達(dá)I區(qū)內(nèi),但在一定程度上減小了沖洗液上返的速度,降低了上返區(qū)的排渣能力,該區(qū)域也起到一個(gè)過(guò)濾大顆粒的作用。

(3)鉆渣擠壓區(qū)(Ⅲ區(qū))。該區(qū)是鉆渣聚集區(qū)的鉆渣不斷聚集,受鉆渣自身重力、孔壁及鉆渣顆粒間的阻力作用,特別是鉆桿旋轉(zhuǎn)過(guò)程擺動(dòng)的影響,使得Ⅱ區(qū)下部的鉆渣被逐漸壓實(shí),形成鉆渣擠壓區(qū)。隨著鉆進(jìn)深度的增大,無(wú)論是大顆粒還是小顆粒鉆渣,在該區(qū)域都很難通過(guò),同時(shí)流體也被阻斷,造成了鉆渣擠壓區(qū)的鉆渣將鉆桿緊緊抱死的現(xiàn)象。

在底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中,這3個(gè)區(qū)域是動(dòng)態(tài)的依次逐步形成的,并最終同時(shí)存在。鉆渣上返區(qū)沖洗液壓力大小和鉆渣顆粒的大小,直接影響了鉆渣聚集區(qū)的形成;鉆渣聚集區(qū)反過(guò)來(lái)制約著鉆渣上返區(qū)流體壓力的強(qiáng)度和通過(guò)該區(qū)域的鉆渣顆粒大小;鉆渣聚集區(qū)一旦形成,鉆渣將快速聚積,如果再繼續(xù)鉆進(jìn),將快速形成鉆渣擠壓區(qū);當(dāng)鉆渣擠壓區(qū)的強(qiáng)度達(dá)到一定程度時(shí),鉆桿將被鉆渣擠壓區(qū)的鉆渣抱死。在鉆進(jìn)過(guò)程中,不斷提鉆或增大沖洗液壓力,一定程度上破壞了鉆渣擠壓區(qū)和鉆渣聚集區(qū),短時(shí)間內(nèi)緩和了鉆渣擠壓區(qū)的形成,使得鉆進(jìn)可以得到持續(xù);但不斷提鉆,擠壓區(qū)的鉆渣將掉入孔底,造成鉆頭對(duì)鉆渣反復(fù)破碎,一定程度上有利于反復(fù)破碎鉆渣的排出,但大大降低了鉆進(jìn)的速度;而增到?jīng)_洗液壓力則在一定程度上需要增大沖洗液供壓設(shè)備的功率,不僅使孔壁破壞嚴(yán)重,而且造成巷道作業(yè)環(huán)境進(jìn)一步惡化。

2 鉆孔內(nèi)“鉆渣三區(qū)”形成的力學(xué)分析

2.1 流體鉆孔內(nèi)循環(huán)沿程水力損失

在巷道底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中,高壓沖洗液通過(guò)水龍頭進(jìn)入鉆桿中心通道內(nèi),由鉆頭出水孔射流進(jìn)入孔底,在這一過(guò)程中,高壓沖洗液水力損失包括鉆桿中心通道內(nèi)壁產(chǎn)生的沿程損失、鉆桿接頭處的局部損失、鉆頭出水孔處的損失和鉆桿與孔壁之間的環(huán)空水力損失。

沖洗液循環(huán)排渣過(guò)程中產(chǎn)生的水力損失ΔP1包括鉆桿沿程損失∑ΔPn、接頭局部損失∑ΔPj、鉆頭損失ΔPz和鉆桿與孔壁環(huán)空損失ΔPh,則

其中,鉆桿桿體中心通道沖洗液水力沿程損失為

鉆桿接頭處中心通道沖洗液局部損失為

沖洗液在鉆頭出水孔處水力損失為

鉆桿與孔壁環(huán)形通道的沖洗液水力沿程損失為

則沖洗液總的水力損失ΔP1為

式中,γ為流體容重,N/m3;hf為鉆桿桿體中心通道的治程水頭號(hào)損失;l為每根鉆桿的長(zhǎng)度,m;v2/(2g)為速度水頭,m;v為鉆桿內(nèi)流體平均速度,m/s;lD為鉆桿接頭長(zhǎng)度,m;d為鉆桿內(nèi)部通道直徑,m;D為鉆桿接頭內(nèi)部通道直徑,m;n為鉆頭出水孔個(gè)數(shù);va為孔壁與鉆桿環(huán)空流體平均速度m/s;d1為鉆孔直徑,mm;d2為鉆桿外徑,mm;ξ1為突然擴(kuò)大的局部阻力系數(shù),ξ1=(D2/d2-1)2;ξ2為突然縮小的局部阻力系數(shù),ξ2=(1-d2/D2);ξ3為鉆頭出水孔的局部阻力系數(shù),ξ3=0.6;λ1,λ2為沿程阻力系數(shù),按臨界雷諾數(shù)Re進(jìn)行確定,即

其中,υ為沖洗液的運(yùn)動(dòng)黏度,m2/s。若Re<2 320為層流區(qū),由尼古拉試驗(yàn)得沿程阻力系數(shù)為

若Re>2 320為紊流區(qū),由阿里特蘇里公式得沿程阻力系數(shù)為

其中,ε為管壁的當(dāng)量糙度(對(duì)于鉆桿鋼管取0.19 mm,與鉆孔孔壁當(dāng)量糙度取0.75 mm)。

2.2 鉆渣排出孔力學(xué)分析

(1)沖洗液在孔內(nèi)環(huán)空上返速度為

(2)鉆渣在孔內(nèi)上返速度。為方便計(jì)算,假設(shè)鉆渣顆粒是球形的,球的半徑為r0,由于鉆渣的密度一般大于沖洗液的密度,在自身重力的作用下鉆渣將產(chǎn)生相對(duì)鉆孔壁的滑落。設(shè)鉆渣的滑落速度為vs,則鉆渣被沖洗液的絕對(duì)上升速度即為鉆渣的上返速度vt,即

由圖3所建立的鉆渣顆粒力學(xué)平衡方程為

圖3 鉆渣顆粒在沖洗液中受力Fig.3 Boring mud grain stress in flush fluid

將式(13)代入式(7),(11)得錨固孔環(huán)空內(nèi)鉆渣上返的速度為

代入式(12)得鉆渣的滑落速度為式中,ρf為沖洗液密度;ρ0為鉆渣密度;P0為輸入沖洗液壓強(qiáng);Cd為繞流阻力系數(shù),在煤礦巷道底板鉆孔鉆進(jìn)過(guò)程中,沖洗液往往是高壓水或高壓風(fēng),因此,在沖洗鉆孔時(shí),沖洗液在鉆孔環(huán)空流出中的流動(dòng)時(shí)鉆渣的阻力系數(shù)Cd符合牛頓流體定律,當(dāng)Re≤1時(shí),Cd= 40/Re,為層流區(qū);當(dāng)1<Re≤10時(shí),Cd=40/Re0.76,為過(guò)渡區(qū);當(dāng)10<Re≤100時(shí),Cd=22/Re0.5,為過(guò)渡區(qū);當(dāng)100<Re≤2 000時(shí),Cd=4/Re0.14,為過(guò)渡區(qū);當(dāng)Re>2 000時(shí),Cd=1.5,為紊流區(qū)。

3 底板錨固孔成孔工程試驗(yàn)

設(shè)煤礦常用地質(zhì)圓形鉆桿鉆打底板錨索鉆孔,鉆桿外徑d1為42 mm,內(nèi)徑d為28 mm,鉆桿接頭外徑D1為42 mm,內(nèi)徑D為16 mm,接頭長(zhǎng)度lD為0.1 m,鉆孔直徑d2為56 mm,高壓水壓力為0.5 MPa,水的運(yùn)動(dòng)黏度υ為1.142×10-6m2/s,鉆渣密度2.5 g/cm3,水的密度1.0 g/cm3。

3.1 底板鉆孔深度與沖洗液沿程水力損失的關(guān)系

設(shè)水的流速為3.5 m/s,將上述數(shù)據(jù)代入式(6)和式(10)得

其中,ls為鉆孔深度。設(shè)底板鉆孔深度為8 m,則

從式(16)可得,底板錨固孔沖洗鉆孔的沖洗液從鉆桿進(jìn)入孔底,沖洗鉆渣、冷卻鉆頭,最后排出孔外的整個(gè)過(guò)程中,沖洗液的沿程水力損失與鉆孔深度呈正比關(guān)系。由于煤礦巷道底板錨固孔鉆孔深度相對(duì)較淺,因此,整個(gè)鉆進(jìn)排渣系統(tǒng)中,沖洗液沿程水力損失對(duì)鉆孔環(huán)空內(nèi)鉆渣上返的速度vt影響極小,約占輸入沖洗液壓力的4.2%,在以后計(jì)算過(guò)程可以忽略不計(jì)。

3.2 “鉆渣三區(qū)”的確定

將上述參數(shù)代入式(14)得鉆渣上返速度vt與鉆渣顆粒r0、沖洗液流速va及壓力P1之間的關(guān)系為

將上述參數(shù)代入雷諾數(shù)式(7)得錨固孔環(huán)空流速為

(1)鉆渣聚集區(qū)。

當(dāng)鉆孔環(huán)空沖洗液處于層流區(qū)及過(guò)渡區(qū)時(shí),即Re≤1,1<Re≤10,10<Re≤100,100<Re≤2 000時(shí),分別代入式(17)和式(18)得如圖4所示的鉆渣上返速度與鉆渣顆粒半徑的關(guān)系曲線,圖4中曲線1代表Re≤1的層流區(qū);曲線2,3,4代表過(guò)渡區(qū)時(shí)的情況。圖中鉆渣顆粒上返速度隨鉆渣顆粒半徑的增大而降低,但無(wú)論鉆孔沖洗液半徑處于層理區(qū)還是過(guò)渡區(qū),鉆渣上返速度都小于0,表明了鉆渣在沖洗液處于這兩區(qū)域之間時(shí)無(wú)法排出孔外,當(dāng)鉆孔繼續(xù)鉆進(jìn)時(shí),越來(lái)越多的鉆渣在錨固孔內(nèi)聚集,形成鉆渣的聚集區(qū)。

圖4 鉆渣顆粒半徑與其上返速度的關(guān)系Fig.4 Relationship of boring mud granular radius and arising velocity

當(dāng)Re≥2 000時(shí),Cd=1.5為紊流區(qū),從式(17)可以看出沖洗液處于此區(qū)時(shí)鉆渣上返的速度僅與鉆渣顆粒半徑及沖洗液上返的速度有關(guān)。當(dāng)2 000≤Re≤17 530,鉆渣雖然處于沖洗液的紊流區(qū),但鉆渣的上返速度小于下滑速度,圖4中的曲線5和6是Re為2 000和3 000時(shí)的情況,鉆渣顆粒在該區(qū)域鉆渣顆粒仍無(wú)法上返孔外,將形成鉆渣的聚集區(qū)。

(2)鉆渣上浮區(qū)。

隨著雷諾數(shù)的增大,沖洗液將處于強(qiáng)烈紊流區(qū),當(dāng)Re>17 530時(shí),即va>1.81 m/s,鉆渣顆粒上返的速度出現(xiàn)大于0的現(xiàn)象,鉆渣顆粒將在沖洗液上返時(shí)攜帶鉆渣排出鉆孔外,圖4中的曲線7,8,9,10分別是Re為2×104,3×104,5×104,8×104時(shí)的情況,并隨著Re的增大而增大。該區(qū)域的鉆渣在無(wú)其他因素影響的條件下,即可順利排出孔外,完成鉆孔排渣的任務(wù),此區(qū)域上返的鉆渣稱為鉆渣的上浮區(qū)。

(3)鉆渣擠壓區(qū)。

當(dāng)鉆渣聚集區(qū)的鉆渣積累到一定程度,鉆渣之間及鉆渣與鉆桿支架相互擠壓、密實(shí),沖洗液在該區(qū)域的流通通道被阻塞,上方區(qū)域沖洗液的Re逐漸減小;當(dāng)Re≤17 530時(shí),即va≤1.81 m/s,沖洗液雷諾數(shù)處于層流區(qū)、過(guò)渡區(qū)及弱紊流區(qū)時(shí),不僅聚集區(qū)上方的鉆渣回落孔外,而且聚集區(qū)下方新的鉆渣通道被阻塞,極易形成鉆渣積壓區(qū)。

3.3 提高錨固孔鉆速的對(duì)策

通過(guò)對(duì)“鉆渣三區(qū)”形成的機(jī)理及在井下工程鉆進(jìn)中計(jì)算可以看出,在其他條件一定的情況下,底板錨固孔排渣主要受鉆渣的顆粒大小,鉆孔內(nèi)環(huán)空沖洗液的上返速度的影響極大。因此,在底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中,鉆孔機(jī)具的選擇、沖洗液流量的要求以及鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、鉆壓的控制必須協(xié)調(diào)一致,減少鉆渣聚集區(qū)的形成。

在錨固孔深度8 m時(shí),要求沖洗液流速大于1.81 m/s;鉆機(jī)提供的鉆壓與轉(zhuǎn)速相互協(xié)調(diào),鉆進(jìn)過(guò)程中嚴(yán)禁突然提高鉆壓或鉆速,需要熟練的工人專門(mén)操作,避免形成鉆進(jìn)擠壓區(qū)產(chǎn)生不必要的麻煩。因此,在很大程度上避免鉆渣聚集區(qū)的形成,是加快鉆進(jìn)速度的關(guān)鍵。

4 結(jié) 論

(1)根據(jù)巷道底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中的顯現(xiàn)特征,提出底板錨固孔鉆進(jìn)過(guò)程中存在“鉆渣三區(qū)”,得出“鉆渣三區(qū)”是動(dòng)態(tài)的依次逐步形成的,并最終同時(shí)存在。

(2)利用流體力學(xué)的基本原理,推導(dǎo)了沖洗液在循環(huán)過(guò)程中沿程水力損失計(jì)算公式,以及鉆渣在固液耦合作用下鉆渣在沖洗液中上返的力學(xué)公式。

(3)根據(jù)底板錨固孔鉆進(jìn)的工程實(shí)際,分析了沖洗液在排渣過(guò)程中沿程水力損失,結(jié)果表明沖洗液在沖洗鉆孔及排渣過(guò)程中的沿程水力損失對(duì)鉆渣上返的速度vt影響極小;通過(guò)計(jì)算確定了“鉆渣三區(qū)”,在va>1.81 m/s時(shí),鉆渣顆粒鉆渣顆粒才能排出孔外,并隨著鉆渣顆粒的增大,鉆渣排出量減小;當(dāng)va≤1.81 m/s時(shí),無(wú)論鉆孔環(huán)空沖洗液上返速度處于層流區(qū)還是紊流區(qū),鉆渣顆粒都無(wú)法排出孔外,將形成鉆渣的聚集區(qū)。

(4)底板錨固孔排渣的因素主要為鉆渣的顆粒大小,鉆孔內(nèi)環(huán)空沖洗液的上返速度有關(guān)。鉆進(jìn)過(guò)程中,鉆孔機(jī)具的選擇、沖洗液流量的要求以及鉆機(jī)轉(zhuǎn)速、鉆壓的控制必須協(xié)調(diào)一致,減少鉆渣聚集區(qū)的形成。在很大程度上避免鉆渣聚集區(qū)的形成,是加快鉆進(jìn)速度的關(guān)鍵。

[1] 康紅普,王金華.煤巷錨桿支護(hù)理論與成套技術(shù)[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2007.

[2] 王衛(wèi)軍,侯朝炯,馮 濤.動(dòng)壓巷道底臌[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,2003.

[3] 奧頓哥M.巷道底臌的防治[M].王茂松,譯.北京:煤炭工業(yè)出版社,1985.

[4] 姜耀東,陸士良.巷道底臌機(jī)理的研究[J].煤炭學(xué)報(bào),1994, 19(4):343-351.

Jiang Yaodong,Lu Shiliang.Research on mechanics of roadway floor bulge[J].Journal of China Coal Society,1994,19(4):343-351.

[5] 王衛(wèi)軍,侯朝炯.沿空巷道底臌力學(xué)原理及控制技術(shù)的研究[J].巖石力學(xué)與工程學(xué)報(bào),2004,23(1):69-74.

Wang Weijun,Hou Chaojiong.Research on mechanical principle and control technique of roadway floor heave along gob[J].Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering,2004,23(1):69-74.

[6] 康紅普.軟巖巷道底臌的機(jī)理及防治[M].北京:煤炭工業(yè)出版社,1993.

[7] 康紅普,姜鐵明,高富強(qiáng).預(yù)應(yīng)力在錨桿支護(hù)中的應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2007,32(7):680-685.

Kang Hongpu,Jiang Tieming,Gao Fuqiang.Effect of pretensioned stress on rock bolting[J].Journal of China Coal Society,2007, 32(7):680-685.

[8] 康紅普.高強(qiáng)度錨桿支護(hù)技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用[J].煤炭科學(xué)技術(shù),2000,28(2):1-4.

Kang Hongpu.Development and application of high strengh roof bolt support technology[J].Coal Science and Technology,2000,28(2): 1-4.

[9] 張 農(nóng),高明仕.煤巷高強(qiáng)預(yù)應(yīng)力錨桿支護(hù)技術(shù)與應(yīng)用[J].中國(guó)礦業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),2004,33(5):524-527.

Zhang Nong,Gao Mingshi.High-strength and pretension bolting support of coal roadway and its appliacation[J].Journal of China University of Mining and Technology,2004,33(5):524-527.

[10] 馬植侃,汪 濱.鉆探工程學(xué)[M].徐州:中國(guó)礦業(yè)大學(xué)出版社, 1998.

[11] 秋 實(shí).關(guān)于鑿巖排渣問(wèn)題的分析[J].鑿巖機(jī)械氣動(dòng)工具, 2002(1):27-32.Qiu Shi.Analysis on problems of rock drilling slag-off[J].Rock Drilling Machinery&Pneumatic Tools,2002(1):27-32.

[12] 李世忠.鉆探工藝學(xué)[M].北京:地質(zhì)出版社,1994.

[13] 張景富.鉆井流體力學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,1994.

[14] 袁恩熙.工程流體力學(xué)[M].北京:石油工業(yè)出版社,2004.

[15] 劉永貴,周英操,王廣新,等.欠平衡鉆井環(huán)空巖屑對(duì)井底負(fù)壓的影響[J].石油學(xué)報(bào),2005,26(6):96-103.

Liu Yonggui,Zhou Yingcao,Wang Guangxin,et al.Effect of annular cuttings on negative pressure in under-balanced drilling process [J].Acta Petrolei Sinica,2005,26(6):96-103.

[16] 王海鋒,李增華,楊永良,等.鉆孔風(fēng)力排渣最小風(fēng)速計(jì)壓力損失研究[J].煤礦安全,2005,36(3):4-6.

Wang Haifeng,Li Zenghua,Yang Yongliang,et al.Research on lowest wind speed and pressure loss of drilling dust extraction with wind-force for borehole[J].Safety in Coal Mines,2005,36(3):4-6.

[17] 師賀慶,李國(guó)富,戴鐵丁.基于破碎巷道底板成孔的快速鉆桿鉆頭技術(shù)研究[J].煤礦機(jī)械,2009,30(2):20-21.

Shi Heqing,Li Guofu,Dai Tieding.Research on technology of fast speed drill pipe bit based on breaking roadway floor ore-forming [J].Coal Mine Machinery,2009,30(2):20-21.

[18] 姚向榮,石必明,夏抗生.深井遇軟結(jié)構(gòu)煤巖瓦斯抽采鉆孔固化成孔技術(shù)研究[J].煤炭工程,2010(6):67-70.

Yao Xiangrong,Shi Biming,Xia Kangsheng.Research on borehole solidification forming technology for gas drainage in soft structural coal and rock of deep mine[J].Coal Engineering,2010(6):67-70.

Deslagging mechanics and application of roadway floor anchor hole in coal mine

ZHANG Hui1,2,KANG Hong-pu1,XU You-lin1
(1.Coal Mining and Design Branch,China Coal Research Institute,Beijing 100013,China;2.Faculty of Resources&Safety Engineering,China University of Mining and Technology(Beijing),Beijing 100083,China)

In view of slag-off difficult problem involve with roadway floor anchor hole drilling in coal mine,slag-off process was analyzed in the process of anchor hole drilling,boring mud three-field existence make slag-off difficult in floor anchor hole drilling was put forward,and boring mud three-field is dynamic in turn gradually formative,and simultaneous existing in finally.Utilizing basic principle of hydromechanics,frictional hydraulic loss in course of flush fluid circulate and mechanical formula of boring mud rising in flush fluid in the solid-liquid coupling effect were derived.According to the field basic condition,frictional hydraulic loss of the flush fluid minimal effecting to speed vtof boring mud rising in course of flush drilling and boring mud was obtained,and condition of boring mud three-field formation was determined.The results show that selection of drilling hole tool,requirement of flush fluid flow,rotational speed of boring machine,and control of pressure must be coordinated,and formation of boring mud gather area is controlled.In large part,avoiding formation of boring mud gather area is the key to speed up drilling velocity.

floor anchor hole;drilling slag-off;hydraulic loss;boring mud three-field

TD353

A

0253-9993(2014)03-0430-06

張 輝,康紅普,徐佑林.煤礦巷道底板錨固孔排渣機(jī)理及應(yīng)用[J].煤炭學(xué)報(bào),2014,39(3):430-435.

10.13225/j.cnki.jccs.2013.0075

Zhang Hui,Kang Hongpu,Xu Youlin.Deslagging mechanics and application of roadway floor anchor hole in coal mine[J].Journal of China Coal Society,2014,39(3):430-435.doi:10.13225/j.cnki.jccs.2013.0075

2013-01-15 責(zé)任編輯:韓晉平

國(guó)家自然科學(xué)基金委與神華集團(tuán)有限公司聯(lián)合基金資助項(xiàng)目(U1261211);國(guó)家科技支撐計(jì)劃資助項(xiàng)目(2008BAB36B07)

張 輝(1983—),男,河南民權(quán)人,博士研究生。E-mail:caikuangzhang@163.com

猜你喜歡
聚集區(qū)鉆桿底板
閘板防噴器-竄動(dòng)鉆桿動(dòng)態(tài)剪切機(jī)理研究*
復(fù)雜地層定點(diǎn)注漿加固工藝高壓密封鉆桿的研制
成都市科技服務(wù)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀分析
煤礦坑道鉆機(jī)大直徑鉆桿上卸裝置設(shè)計(jì)
特殊結(jié)構(gòu)鉆桿的研發(fā)與應(yīng)用
現(xiàn)代物流產(chǎn)業(yè)聚集區(qū)發(fā)展研究
板上疊球
板上疊球
獨(dú)立基礎(chǔ)加防水底板的分析
沈陽(yáng)鐵西區(qū)裝備制造產(chǎn)業(yè)聚集實(shí)證分析
四川省| 开原市| 上饶县| 塔河县| 巴里| 金沙县| 永寿县| 山东省| 西安市| 东平县| 晋宁县| 大厂| 兰西县| 新田县| 龙门县| 麟游县| 张掖市| 正蓝旗| 吉林市| 凉城县| 镇平县| 江阴市| 沙雅县| 郧西县| 闸北区| 莫力| 响水县| 双桥区| 呼玛县| 邵东县| 尚义县| 南昌市| 左贡县| 建瓯市| 陇西县| 铜陵市| 禹州市| 十堰市| 肇庆市| 上杭县| 邮箱|