煤巷顶板锚固孔钻进振动研究：预测冒顶风险

"该研究是关于煤巷顶板锚固孔钻进过程中钻杆振动特性的数值模拟分析，旨在解决因顶板岩层结构复杂多变导致的锚杆支护问题，预防煤巷冒顶事故。研究结合理论分析和数值模拟方法，探讨了钻杆在横向、纵向和扭转方向的振动特性，并利用ABAQUS软件进行了深入的数值模拟。研究表明，钻杆的振动速度和加速度与顶板岩石的物理属性密切相关，如坚固性系数、黏聚力和内摩擦角。这些振动特性可以作为识别顶板岩层强度和结构裂化区域的指标，对实时优化锚杆支护参数和防止煤巷冒顶具有重要的理论指导意义。" 在煤巷顶板的锚固孔钻进过程中，由于地质条件的复杂性和不确定性，可能会出现岩层结构裂化，进而影响锚杆的稳定性和煤巷的安全。本研究针对这一问题，首先进行了理论分析，揭示了钻杆振动的三个关键因素：横向振动主要受顶板岩石的坚固性系数f影响，纵向振动则与岩石的力学性能，尤其是坚固性系数f有关，而扭转振动加速度主要取决于岩石的黏聚力C和内摩擦角φ。 接着，研究团队采用ABAQUS这一专业有限元分析软件，进行了数值模拟。模拟结果表明，随着岩石强度的提高，钻杆的横向、纵向振动速度和加速度以及扭转振动加速度的波峰密度和峰值都会增大。这些变化趋势可以作为识别顶板岩层强度的重要依据，特别是在探测岩层裂化区域方面，具有较高的敏感性。 这项研究的创新之处在于，它不仅提出了理论模型，还通过数值模拟验证了模型的有效性，为实时动态调整锚杆支护参数提供了数据支持。这有助于煤矿企业根据实际情况调整支护策略，预防锚杆支护煤巷冒顶事故的发生，提升了煤矿安全水平。 该研究对于理解和改善煤巷顶板锚固孔钻进过程中的振动问题具有深远的实践意义，对提升煤矿巷道支护效率和安全性，减少冒顶风险有显著的理论支撑作用。同时，也为未来相关领域的研究提供了新的研究方法和思路。