旋转冲击式锚杆钻机设计及破岩分析

发布时间：2018-08-22 07:15

【摘要】：锚杆钻机是井下支护设备的关键,其使用时间长、频率高。随着井下开采速度的提升,快速锚固成了必须解决的问题。为了提高钻孔效率节省钻孔时间,改进现有钻进技术和钻孔设备是最直接的办法。本文针对现有钻孔技术和设备进行了研究。通过阅读文献和资料,了解了目前常用的两种钻进技术:旋转冲击技术和扭转冲击技术。作者通过对比两种技术的优缺点,选择了最适合锚杆钻机的旋转冲击技术。对现有锚杆钻机的种类和结构进行了研究,在MQT系列锚杆钻机基础上,设计出来旋转冲击式锚杆钻机。旋冲式破岩切削面积和损伤面积都要大于常规破岩,根据此理论对锚杆钻头进行改进,设计出了旋转冲击式锚杆钻头。使用有限元分析软件ABAQUS对钻头破岩过程进行模拟,发现钻头破岩过程中密实核不断产生和破裂。对比冲击破岩技术和常规破岩技术破岩效果,发现冲击破岩切削深度更大。通过对比椭圆形和半圆形切削片入岩深度,发现椭圆形切削片更适合旋冲式钻进。对不同后角的切削片进行切削模拟,发现旋冲破岩时后角25°的切削片破岩效果最好。将锚杆钻头单切削片的设计改进成双切削片并进行对比,验证了双切削片的合理性。本文针对实际问题进行研究,对现有设备进行改进,设计出了旋冲式锚杆钻机和钻头,通过软件模拟分析其结构的合理性。为解决快速锚固问题提出了一种解决方案。
[Abstract]:Bolt drill is the key of underground support equipment, which has long service time and high frequency. With the increase of underground mining speed, fast anchoring becomes a problem that must be solved. In order to improve drilling efficiency and save drilling time, it is the most direct way to improve existing drilling technology and drilling equipment. In this paper, the existing drilling technology and equipment are studied. Through reading the literature and materials, the authors understand two commonly used drilling techniques: rotary impact technology and torsional impact technology. By comparing the advantages and disadvantages of the two techniques, the author chooses the most suitable rotary impact technology for anchor drill. The type and structure of the existing bolt drill are studied. On the basis of MQT series anchor drill, the rotary impact bolt drill is designed. The cutting area and damage area of rotary rock break is larger than that of conventional rock breaking. Based on this theory, the anchor bit with rotary impact is designed. The finite element analysis software ABAQUS was used to simulate the rock breaking process of the bit, and it was found that the dense core was produced and ruptured continuously during the rock breaking process of the bit. Compared with conventional rock breaking technology and impact rock breaking technology, it is found that the cutting depth of impact rock breaking is greater than that of conventional rock breaking technology. By comparing the penetration depth of elliptical and semicircle cutting pieces, it is found that elliptical cutting pieces are more suitable for rotary drilling. The cutting simulation of different rear angles shows that the cutting blade with 25 掳cutting angle is the best. The design of single cutting piece of anchor bit is improved to double cutting piece, and the rationality of double cutting piece is verified. In this paper, the actual problems are studied, the existing equipment is improved, and the rotary bolt drill and bit are designed. The rationality of the structure is analyzed by software simulation. In order to solve the problem of fast anchoring, a solution is proposed.
【学位授予单位】：安徽理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2017
【分类号】：TD421

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本文编号：2196358