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突出煤层双动力排渣钻杆的分析与研究

张波  
【摘要】:瓦斯灾害是威胁煤矿安全生产的自然灾害之一,采用钻孔进行瓦斯抽采是瓦斯治理的主要方法之一,也是综合利用瓦斯的基础。钻孔的深度决定瓦斯治理的效率和有效程度,由于突出煤层钻进效率和钻孔深度受到现有技术的限制,使得突出矿井很难实施大面积、高效率瓦斯抽采。 本文主要针对为提高突出煤层钻进效率和钻进深度而开发的双动力排渣钻杆的参数优化、强度匹配、排渣效果等方面进行了研究。首先对突出煤层难以实现深孔钻进的影响因素进行分析,结合钻穴概念对双动力排渣工作原理进行了阐述并列举了双动力排渣钻杆的类型;然后以Ф50刻槽钻杆为代表进行了刻槽参优化设计、杆体和接头的强度分析及材料选定,确定刻槽参数为:螺距S = 76mm、槽深H=1.1mm、槽宽L=12mm、螺旋角α=25.8o,杆体和接头材料分别为STM-R780-2钢材和40CrMo。同样的方法也对Ф63刻槽钻杆、低螺旋钻杆(Ф50和Ф63)进行了优化设计和强度分析。之后,加工了刻槽钻杆并在实验室中对各种钻杆进行了模拟排渣试验;最后,在寺家庄矿进行了工业性试验,本煤层顺层孔钻进效率提高41.5%、钻进深度提高36.2%;岩巷向煤巷的预抽钻孔的钻进效率也大大提高,钻杆的高强度和耐磨性也得到了检验。


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