高压水射流冲蚀膨胀泥岩实验研究及在煤矿的应用

发布时间：2017-09-16 18:21

  本文关键词：高压水射流冲蚀膨胀泥岩实验研究及在煤矿的应用

  更多相关文章： 膨胀泥岩 高压水射流 破岩机理 钻进

【摘要】：在常规湿式钻进过程中,钻孔内膨胀性泥岩遇水后会产生快速膨胀,引起钻杆与钻孔空间闭合或部分闭合,导致钻具被夹或卡住,引起抱、卡钻事故,影响钻进及后期抽采活动进度,严重的抱、卡钻事故会引起钻具的丢失,造成财产损失。本文针对穿层钻孔瓦斯预抽钻进中由于膨胀泥岩引起的抱、卡钻问题,依托复合动力灾害下大采长回采工作面中间底位巷区域瓦斯治理技术研究项目,进行了高压水射流冲蚀膨胀泥岩研究以及现场验证高压水射流切割膨胀泥岩对解决抱、卡钻问题的有效性。首先进行了高压水射流冲蚀膨胀泥岩室内实验,分析了冲蚀关键参数对膨胀泥岩冲蚀效果的影响,并得出了适合现场应用的参数范围;其次通过现场试验得到高压水射流切割膨胀泥岩钻进相对于普通湿式钻进的抱、卡钻率明显降低的结果,验证了高压水射流切割膨胀泥岩钻进能有效解决穿膨胀泥岩的抱、卡钻问题,从而为预防穿膨胀泥岩钻进中抱、卡钻事故提供了一种新的解决方法,对钻进及煤矿瓦斯灾害防治具有重要意义。本文主要的研究成果有:①应用高压水射流冲蚀膨胀泥岩实验,对平煤集团某矿泥岩进行了冲蚀效果研究。研究表明:冲蚀深度、冲蚀速率及冲蚀直径随单一冲蚀参数的增加而增加,且冲蚀速率整体呈现先减小,后增大,再减小的趋势,这是由于在冲蚀过程相应阶段存在表面或径向约束先增大,后减小和再增大的过程,从而影响冲蚀速率的变化;在整个冲蚀过程,岩石试件完整性均较好,无肉眼可见裂纹,在5min内产生的泥岩碎块相对较小,宽度和厚度均小于20mm,而5~10min(不包括5min)内产生了宽度大于20mm块状岩石碎块。②基于实验结果,获取了适于现场应用的参数范围,压力、喷嘴直径、时间分别可取30~35MPa、2mm、5min,经现场验证表明所获取参数范围符合现场试验要求。③以高压水射流冲蚀膨胀泥岩实验数据及分析结果为基础,在平顶山某矿进行了现场试验,与普通湿式钻进相比,高压水射流切割膨胀泥岩钻进能降低钻进过程中的抱、卡钻率,有效解决穿膨胀泥岩钻进过程的抱、卡钻问题。
【关键词】：膨胀泥岩 高压水射流 破岩机理 钻进
【学位授予单位】：重庆大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD712.6
【目录】：

• 中文摘要3-4
• 英文摘要4-8
• 1 绪论8-15
• 1.1 研究意义8
• 1.2 国内外研究现状8-13
• 1.2.1 岩石特性研究现状8-11
• 1.2.2 高压水射流研究现状及应用11-13
• 1.3 研究内容及技术路线13-15
• 1.3.1 研究内容13
• 1.3.2 技术路线13-15
• 2 高压水射流破岩理论15-20
• 2.1 高压水射流破岩理论模型15-17
• 2.2 高压水射流破岩模式17-19
• 2.3 小结19-20
• 3 高压水射流冲蚀膨胀泥岩实验研究20-32
• 3.1 实验试件及设备20-23
• 3.2 实验方案及步骤23-24
• 3.2.1 实验方案23
• 3.2.2 实验步骤23-24
• 3.3 实验结果及分析24-31
• 3.3.1 冲蚀深度分析24-26
• 3.3.2 冲蚀速率分析26-28
• 3.3.3 冲蚀直径分析28-29
• 3.3.4 冲蚀质量分析29-31
• 3.4 小结31-32
• 4 现场应用32-43
• 4.1 现场概况32-33
• 4.2 高压水射切割膨胀泥岩成套装备33-37
• 4.3 切割膨胀泥岩钻进方案及步骤37-41
• 4.3.1 钻进方案37-38
• 4.3.2 现场应用步骤38-41
• 4.4 结果及分析41-42
• 4.5 小结42-43
• 5 结论与建议43-44
• 5.1 结论43
• 5.2 建议43-44
• 致谢44-46
• 参考文献46-50
• 附录50
• A. 作者在攻读硕士学位期间发表论文和专利目录50
• B. 作者在攻读硕士学位期间参加科研项目情况50

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 庄静伟;王强;史亮;杜峰峰;;高压水射流的发展与应用[J];木材加工机械;2007年04期

2 张熊栋;;高压水射流破岩技术的特点[J];国外金属矿采矿;1980年11期

3 张克勤;鲍衡大;;关于高压水射流研究的几点意见[J];煤炭科学技术;1982年08期

4 伊常德;陈享文;;法国高压水射流破岩的研究[J];煤炭科学技术;1984年10期

5 C.博塔;刘家英;;超高压水射流在采石和采矿中的应用[J];国外采矿技术快报;1986年16期

6 韦颖;;中国最有效的高压水射流发生器[J];世界采矿快报;1990年13期

7 辛承梁;高压水射流的清洗功能[J];化学清洗;1999年01期

8 ;科大九阳推出新型高压水射流产品[J];清洗世界;2004年04期

9 戴敏;张风友;任嗥;;高压水射流喷砂技术的除漆应用[J];清洗世界;2006年12期

10 张文勇;张林华;;高压水射流煤岩钻进机理及效果影响因素分析[J];煤矿安全;2010年06期

中国重要会议论文全文数据库 前9条

1 孔庆忠;房彦伟;毕俊喜;;超高压水射流发生器压力分析[A];第一届全国流体动力及控制工程学术会议论文集（第二卷）[C];2000年

2 陈金华;;高压水射流破煤钻孔技术试验研究[A];第六届全国煤炭工业生产一线青年技术创新文集[C];2011年

3 刘庭成;丁宇;王友乾;;向传统挑战的高压水射流新技术[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

4 薛胜雄;浩军;毅斌;陈正文;永强;华清;于雷;;超高压水射流除锈机理试验研究[A];2004“安徽制造业发展”博士科技论坛论文集[C];2004年

5 李根生;沈忠厚;王瑞和;;高压水射流——一种高效、低成本、无污染的清洗切割新技术[A];西部大开发 科教先行与可持续发展——中国科协2000年学术年会文集[C];2000年

6 王栋;;高压水射流辅助机械破岩技术的研究进展[A];2012年中铁隧道集团低碳环保优质工程修建技术专题交流会论文集[C];2012年

7 杨友胜;朱玉泉;李壮云;;中高压水射流反推力测量[A];中国力学学会学术大会'2005论文摘要集（上）[C];2005年

8 乐军;李浩平;;高频高压双击射流快速破堵技术的研究[A];煤矿机电一体化新技术及装备学术研讨论文专集[C];2003年

9 王兴如;弓永军;衣正尧;王祖温;;超高压水射流船舶爬壁除锈机器人力学特性分析[A];第五届全国流体传动与控制学术会议暨2008年中国航空学会液压与气动学术会议论文集[C];2008年

中国重要报纸全文数据库 前1条

1 周国洪;超高压水射流设备研制成功[N];中国乡镇企业报;2004年

中国博士学位论文全文数据库 前2条

1 徐依吉;超高压水射流理论与应用基础研究[D];西南石油学院;2004年

2 薛胜雄;超高压水射流自动爬壁除锈机理与成套设备技术[D];浙江大学;2005年

中国硕士学位论文全文数据库 前10条

1 郭琦;面向再制造的高压水射流清洗研究与应用[D];山东大学;2015年

2 颜秉源;高压水射流冲蚀膨胀泥岩实验研究及在煤矿的应用[D];重庆大学;2015年

3 姜延伟;超高压水射流对微生物生物活性、生命结构、生理特性的影响研究[D];西南交通大学;2008年

4 李倩;高压水射流在松软煤层中钻深长孔的实验研究[D];重庆大学;2008年

5 王楠;直筒横腔工件的高压水射流去毛刺研究[D];长春理工大学;2009年

6 刘军壮;高压水射流在再制造清洗中的应用[D];山东大学;2012年

7 覃兆勇;高压水射流破煤岩实验研究[D];西南石油大学;2014年

8 张啸;高压水射流割缝的破煤机理及实验研究[D];辽宁工程技术大学;2009年

9 陈斌;单喷嘴高压水射流靶物探测参数优化[D];安徽理工大学;2012年

10 李梦;高压水射流反射声实时采集与特征值提取方法的研究[D];安徽理工大学;2012年

，

本文编号：864682