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不同钻进参数下反井钻机扩孔钻进速率与岩渣特征试验研究

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建井技术 2024年第3期45卷 68-73,67页

作者：宋朝阳崔泽升刘志强李树忱刘日成万泽恩煤炭科学研究总院北京100013 北京中煤矿山工程有限公司北京100013 矿山深井建设技术国家工程研究中心北京100013 中国矿业大学力学与土木工程学院江苏徐州221116

通过不同钻进参数下反井钻机扩孔钻进斜井的现场工程测试与室内岩渣筛分试验,分析了不同钻进参数下扩孔钻头破岩钻进速率及其岩渣特征。结果表明:在单轴平均抗压强度41.6 MPa的砂岩地层中,获得了斜井反井钻机扩孔钻压、转速、扭矩等钻... 详细信息

通过不同钻进参数下反井钻机扩孔钻进斜井的现场工程测试与室内岩渣筛分试验,分析了不同钻进参数下扩孔钻头破岩钻进速率及其岩渣特征。结果表明:在单轴平均抗压强度41.6 MPa的砂岩地层中,获得了斜井反井钻机扩孔钻压、转速、扭矩等钻进参数与钻进效率之间相关关系;在试验范围内随钻压增加,扩孔钻进速率不断提高;在钻压为14 MPa、转速为9 r/min时,获得的最大扩孔钻进速率为1.41 m/h;在相同转速条件下,随着钻压增加,扭矩也同步升高,而扭矩与钻进速率之间呈线性正相关关系;通过筛分岩渣分析,扩孔钻头破岩形成的岩渣形态分为40.00 mm的大块板状或肋条状4类,岩渣粒度在10.00~20.00 mm范围内占比相对较高。研究成果可为快速判识反井钻机扩孔钻进效果和围岩稳定状态提供理论支撑。

关键词：反井钻机钻井机械破岩扩孔钻进钻进参数岩渣

探讨反井钻机在地下金属矿山施工天井中的应用

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中文科技期刊数据库（引文版）工程技术 2024年第7期 0189-0192页

作者：张惠群中煤长江基础建设有限公司常州分公司江苏常州213004

本文介绍了地下金属矿山施工天井技术不断创新与完善的现状,并重点介绍了反井钻机技术原理及特点。反井钻机作为一种用于在已有井筒内进行钻孔作业的特殊设备,具有操作灵活、适应性强的优点,在地下金属矿山施工天井中具有广泛的应用前... 详细信息

本文介绍了地下金属矿山施工天井技术不断创新与完善的现状,并重点介绍了反井钻机技术原理及特点。反井钻机作为一种用于在已有井筒内进行钻孔作业的特殊设备,具有操作灵活、适应性强的优点,在地下金属矿山施工天井中具有广泛的应用前景。文章还分析了反井钻机在地下金属矿山施工天井中的应用、优势与挑战,并提出了针对性的解决方案和改进建议。通过加强地质勘察、优化施工计划、建立设备维护管理制度等措施,可以有效应对地下矿山复杂环境下的施工挑战,提高施工效率和安全性。

关键词：地下金属矿山反井钻机原理及特点优势与挑战

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大扭矩低矮型液控反井钻机关键技术研究

煤矿机械 2024年第4期45卷 67-68页

作者：余铜柱徐魁伍兖矿能源集团股份有限公司设备管理中心山东济宁273500 宁夏天地奔牛实业集团有限公司银川750001

依据目前国内部分老矿井施工条件和钻井要求,分析研究了满足在老矿井井下狭小空间内钻进大直径井筒的大扭矩低矮型液控反井钻机关键技术,研发了反井钻机新型主机结构,主机宽度不大于1 600 mm、主机高度不大于3 700 mm,完成大扭矩低矮型... 详细信息

依据目前国内部分老矿井施工条件和钻井要求,分析研究了满足在老矿井井下狭小空间内钻进大直径井筒的大扭矩低矮型液控反井钻机关键技术,研发了反井钻机新型主机结构,主机宽度不大于1 600 mm、主机高度不大于3 700 mm,完成大扭矩低矮型液控反井钻机研制和应用。

关键词：大扭矩动力头反井钻机液控

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压力管道斜井开挖施工工艺的综合效益研究

陕西水利 2024年第2期 151-152,159页

作者：张扬王思桦中国电建集团北京勘测设计研究院有限公司北京100024

针对某抽水蓄能电站压力管道斜井开挖断面直径大、深度大、地质条件较为复杂等特点,提出爬罐、反井钻机2种方案开挖斜井。在对2种方案的施工工艺进行对比分析之后,测算出爬罐、反井钻机斜井施工的生产成本,并从经济、环保、安全效益3个... 详细信息

针对某抽水蓄能电站压力管道斜井开挖断面直径大、深度大、地质条件较为复杂等特点,提出爬罐、反井钻机2种方案开挖斜井。在对2种方案的施工工艺进行对比分析之后,测算出爬罐、反井钻机斜井施工的生产成本,并从经济、环保、安全效益3个方面对2种施工方案的综合效益进行分析。分析结果显示:爬罐在经济效益方面具有一定优势,但反井钻机在环保效益与安全效益方面的优势显著,在水电工程建设领域具有广泛应用前景与推广价值。

关键词：爬罐反井钻机斜井施工综合效益

反井钻井技术在硬岩条件下矿山竖向开拓中的应用

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科技创新与应用 2024年第1期14卷 185-188页

作者：刘克安中国有色金属建设股份有限公司北京100029

该文以印度竖井工程建设为工程背景,分析硬岩地质条件下反井钻井的施工工艺、施工方案、故障分析及应对措施,结合近30条不同功能的反井施工经验,总结反井钻井技术在硬岩条件下竖向开拓中的应用效果。在矿山竖向开拓中采用反井钻井技术,... 详细信息

该文以印度竖井工程建设为工程背景,分析硬岩地质条件下反井钻井的施工工艺、施工方案、故障分析及应对措施,结合近30条不同功能的反井施工经验,总结反井钻井技术在硬岩条件下竖向开拓中的应用效果。在矿山竖向开拓中采用反井钻井技术,能够减少工程成本,改善施工条件,提高施工效率,可以为类似工程施工提供参考。

关键词：反井钻机竖向开拓硬岩条件施工条件施工效率

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磷矿通风井反井施工技术研究及应用

建井技术 2024年第1期45卷 10-14页

作者：李俊峰北京中煤矿山工程有限公司北京100013 矿山深井建设技术国家工程研究中心北京100013

贵州福麟矿业有限公司新桥磷矿山二号井回风竖井工程采用了反井钻机钻井法施工,反井钻机一次扩孔成井直径为3.5 m。通过对矿方提供的地质检查孔岩心资料进行分析,研究计算了在该地层条件下反井钻机扩孔拉力和扭矩等工作参数,并最终选择... 详细信息

贵州福麟矿业有限公司新桥磷矿山二号井回风竖井工程采用了反井钻机钻井法施工,反井钻机一次扩孔成井直径为3.5 m。通过对矿方提供的地质检查孔岩心资料进行分析,研究计算了在该地层条件下反井钻机扩孔拉力和扭矩等工作参数,并最终选择了TSJ-2000型水源钻机与BMC400型反井钻机结合的技术方案来进行导孔和一次扩孔成井。在施工过程中克服了缺乏类似项目经验以及缺少岩层发育资料等实际困难,确保顺利完成了井筒贯通,使得井筒偏斜率控制在0.3%以内。实践证明,在该磷矿回风竖井工程中采用反井钻机施工大直径竖井开挖是可行的,并为此类大直径竖井开挖项目提供了宝贵经验。

关键词：磷矿大直径竖井施工反井钻机一次成井

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大直径扩孔钻进钻头状态监控技术研究

建井技术 2024年第2期45卷 64-68页

作者：刘志通北京天玛智控科技股份有限公司北京101300

针对反井钻机扩孔工作面监控系统数据传递不及时、缺乏动作预测及故障报警等问题,设计一种反井钻扩孔钻头工作面数字孪生实时监控系统。系统由空中模块、云空间模块、物理实体、虚拟空间模块、数字孪生体组成,形成一套应用于空-云-地-... 详细信息

针对反井钻机扩孔工作面监控系统数据传递不及时、缺乏动作预测及故障报警等问题,设计一种反井钻扩孔钻头工作面数字孪生实时监控系统。系统由空中模块、云空间模块、物理实体、虚拟空间模块、数字孪生体组成,形成一套应用于空-云-地-孔智能监测大直径反井钻机扩孔钻头工作面精细定位和智能监控系统。在软硬不均的交互地层,钻进参数变化范围大,施工参数变化快,利用物联感知设备,通过多源数据融合,基于统一坐标系建立一套虚实交互的智能监控系统,并提出模拟近似预测模型,提高了反井钻机扩孔工作面监控系统的实时性、准确性、完整性。

关键词：反井钻机扩孔刀盘智能监控系统数字孪生

反井钻机定向钻进过程中的井帮围岩稳定技术研究

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采矿与岩层控制工程学报 2023年第2期5卷 71-79页

作者：刘文敬程守业荆国业煤炭科学研究总院北京100013 北京中煤矿山工程有限公司北京100013 天地科技股份有限公司北京100013

针对反井钻机导孔定向钻进在不良地质段易发生围岩失稳导致的卡钻、塌孔问题,通过理论计算和ANSYS Workbench数值模拟的方法,分析了定向纠偏过程中翼板与井帮围岩接触应力的影响因素及规律,探讨了井帮围岩变形特征,提出了适用于反井钻... 详细信息

针对反井钻机导孔定向钻进在不良地质段易发生围岩失稳导致的卡钻、塌孔问题,通过理论计算和ANSYS Workbench数值模拟的方法,分析了定向纠偏过程中翼板与井帮围岩接触应力的影响因素及规律,探讨了井帮围岩变形特征,提出了适用于反井钻机旋转定向钻进的井帮围岩稳定控制技术。研究结果表明:15°+30°组合倒角翼板结构,较普通倒角结构在降低接触应力及围岩变形方面优化效果显著。当反井导孔遇不良地质时,采用动态调整钻进参数、合理设置导向力分配方案、优化翼板结构的井帮围岩稳定控制技术能够有效降低翼板陷入井帮引发卡钻、埋钻事故的风险。研究结果可为软弱地层反井工程提供一定参考。

关键词：反井钻机旋转定向钻具接触应力围岩稳定

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反井钻机动力头电液控制系统研究

反井钻机动力头电液控制系统研究

作者：高晓慧太原科技大学

学位级别：硕士

地下工程建设中,反井钻机是一种将地面设备和孔内钻具结合利用的特殊机械装备。反井钻机在破岩过程中面临着诸多的环境风险,由于不能及时控制其机械执行部分动力头的转速,导致钻具与不同地质的岩层接触受到不同程度的磨损和振动,使得钻... 详细信息

地下工程建设中,反井钻机是一种将地面设备和孔内钻具结合利用的特殊机械装备。反井钻机在破岩过程中面临着诸多的环境风险,由于不能及时控制其机械执行部分动力头的转速,导致钻具与不同地质的岩层接触受到不同程度的磨损和振动,使得钻具故障率高,工作效率降低,事故也常有发生,故深入研究反井钻机作业过程动力头精准控制规律以提高工作效率是很有必要的。课题针对动力头转速控制不及时的问题,提出了基于形式化方法简化控制逻辑,并提出16种控制策略,通过比较分析得出最优PID控制器和FOPID控制器,并在SIMULINK-AMEsim中完成动力头转速控制的模拟仿真研究。本文的主要研究内容有:(1)数学模型的建立。通过对反井钻机动力头电液系统和控制原理进行分析,在反井钻机的工作背景下,确定了反井钻机动力头电液驱动系统组成中的液压元件类型,并对主要液压元件进行了计算和选型,据此,建立了反井钻机动力头物理模型和电液耦合数学模型,为更贴近实际,利用最小二乘法通过模型辨识的方法将电液耦合数学模型转化为分数阶模型。(2)控制策略的分析与研究。针对研究对象用形式化的结构和概念简化了反井钻机控制逻辑。结合理论分析、智能优化算法和分数阶控制技术,提出了基于群智能优化算法(遗传算法(GA)、鲸鱼算法(WOA)、粒子群算法(PSO)等)对PID控制器和FOPID控制器进行参数整定,进而控制不同形式的被控对象。通过动态指标分析对比了16种组合控制策略对动力头电液系统的控制效果,总结出了两种最优控制器;结果表明,FOPID控制策略不管是从稳定时间还是动态响应效果来看都优于PID控制策略,WOA-FOPID控制策略的阶跃响应同样优于GA-FOPID、PSO-FOPID等控制策略,在0.04s系统就达到稳定状态,超调量仅为2.52%。(3)系统仿真。基于SIMULINK-AMEsim的联合仿真分别从液压泵的响应性分析、控制的跟随性、导孔钻进恒转速控制、扩孔钻进控制四个方面来进行分析,仿真实验结果表明FOPID控制器相较于PID控制器在动力头转速控制中具有及时响应特性以及跟随性,仅在0.41s内平稳的达到指定转速,与理论建模下的控制相差无几,稳定时间相差0.37s。以上研究内容可以有效提高动力头对复杂环境的适应性,本文的研究不仅为反井钻机动力头电液驱动系统控制策略提供理论指导,还为其他钻机控制系统的控制方法提供了设计依据,更促进了煤矿智能化装备的发展进程。

关键词：反井钻机动力头电液控制 FOPID控制器控制策略参数整定