煤巷顶板锚固孔钻进特性试验研究

发布时间：2017-04-12 16:18

  本文关键词：煤巷顶板锚固孔钻进特性试验研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：现场煤巷掘进施工时,顶板岩层岩性、厚度及位置经常发生较大变化而产生隐蔽性不良岩层组合,往往无法及时发现并正确支护而导致冒顶事故。钻进装置破岩时的推力、钻速、转速、扭矩等参数与岩层密度、强度、硬度及磨蚀性等信息之间存在着很好的响应关系。因此,在锚固孔施工过程中,探究钻进参数与岩层物理力学性质之间的关系,从而发现不良的岩层组合显得尤为重要。针对不同岩性组合顶板锚固孔钻进过程中钻进信息的差异,以赵固二矿二1煤层1105工作面顶板岩层为研究对象,采用现场调研、理论分析、数值模拟和实验室试验等综合研究方法对钻进信号特征与岩性之间的关系进行了深入的研究。得到了推力、转速、钻速、扭矩等钻进参数在不同岩性钻进过程中的变化规律,在数值模拟过程中设计了从不含软弱夹层到改变软弱夹层位置和厚度等4种不同岩层组合方案,基于各参数变化规律对不同岩层组合进行识别,识别效果良好;将位移速度传感器、转速传感器、风压传感器和与之匹配的无纸记录仪与锚杆钻机系统结合在一起,设计了岩层岩性识别装置,并在实验室中进行相对应的4种岩层组合钻进试验,根据推力、转速、钻速、扭矩等参数曲线在岩层交替界面涨落大小的变化判别所钻岩层的强度和分层特性,识别结果可靠。
【关键词】：钻进参数 物理力学性质 岩层组合 岩性识别
【学位授予单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2015
【分类号】：TD353.6
【目录】：

• 致谢4-5
• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 1 绪论9-23
• 1.1 研究背景及意义9-11
• 1.2 国内外研究现状及存在的问题11-20
• 1.2.1 钻进参数规律与岩性识别研究现状11-17
• 1.2.2 探测装置国内外研究现状17-20
• 1.3 主要研究内容和技术路线20-21
• 1.4 本章小结21-23
• 2 煤巷顶板沉积岩体钻进特性数值试验23-61
• 2.1 顶板岩石物理力学实验23-25
• 2.2 Abaqus软件简介25-27
• 2.2.1 Abaqus的特点25
• 2.2.2 Abaqus求解器模块25-26
• 2.2.3 Abaqus/CAE26
• 2.2.4 ABAQUS建模分析步骤26-27
• 2.3 数值模型27-30
• 2.3.1 煤巷顶板岩石钻进破碎准则27-28
• 2.3.2 煤巷顶板岩石破坏进展准则28
• 2.3.3 数值模型设定28-30
• 2.4 不同岩性锚固孔钻进过程信号特征分析30-42
• 2.4.1 转速一定条件下不同推力时钻进信号特征分析30-33
• 2.4.2 不同岩石同一推力水平下的钻进速度特征分析33-34
• 2.4.3 扭矩一定条件下不同推力时钻进信号特征分析34-38
• 2.4.4 推力一定条件下不同转速时钻进信号特征分析38-40
• 2.4.5 推力一定条件下不同扭矩时钻进信号特征分析40-42
• 2.5 不同岩层组合的锚固孔钻进过程信号特征分析42-60
• 2.5.1 岩层组合方案1推力-转速和推力-扭矩条件下钻进信号特征43-47
• 2.5.2 岩层组合方案2推力-转速和推力-扭矩条件下钻进信号特征47-51
• 2.5.3 岩层组合方案3推力-转速和推力-扭矩条件下钻进信号特征51-54
• 2.5.4 岩层组合方案4推力-转速和推力-扭矩条件下钻进信号特征54-60
• 2.6 本章小结60-61
• 3 煤巷顶板沉积岩体岩性探测装置设计与研发61-73
• 3.1 探测装置的设计61-72
• 3.1.1 探测装置设计基本思路61
• 3.1.2 探测装置的结构和原理61-65
• 3.1.3 探测装置硬件设备的工作原理及其选择65-71
• 3.1.4 数据处理系统71-72
• 3.2 本章小结72-73
• 4 实验室钻进试验研究73-89
• 4.1 实验室模拟岩石强度配比及强度测定73-75
• 4.1.1 实验室岩石强度配比73-74
• 4.1.2 混凝土强度测定74-75
• 4.2 煤巷顶板岩层钻进模型75-76
• 4.2.1 模型制作及养护75-76
• 4.2.2 模型养护76
• 4.3 模型内岩层组合方案及试验过程76-78
• 4.3.1 组合方案的确定76-77
• 4.3.2 试验过程77-78
• 4.4 钻进结果分析78-87
• 4.5 本章小结87-89
• 5 结论与展望89-91
• 5.1 结论89
• 5.2 不足和展望89-91
• 参考文献91-95
• 作者简历95-96
• 学位论文数据集96

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本文编号：301669