煤矿巷道锚固孔钻进动力学研究与地层识别

"典型含煤地层锚固孔钻进动力特性与地层信息识别研究-论文" 这篇论文主要探讨了煤矿井下巷道锚固孔钻进的动力学特性及其在地层信息识别中的应用。作者以顶板锚固孔的回转钻进作为研究对象，结合钻柱动力学理论、数值解析、有限元仿真以及动力响应信号识别技术，对含煤地层钻进过程中的动力特性进行了深入研究。 首先，论文推导建立了钻柱动力学模型，通过对钻柱系统动载受力的解析，明确了轴向力、切向力和转矩的计算方法。在典型煤层钻进过程中，动载轴向力和切向力随着压入深度的变化幅度在0.18至0.31 kN之间，而随着钻速的变化幅度则在0.17至0.29 kN之间。这些数据对于理解钻进过程中的动力学行为至关重要。 此外，论文还通过有限元仿真分析了锚杆钻头在砂岩、煤层、孔洞砂岩和碎软煤样等不同地质条件下的钻进载荷变化，结果显示钻进载荷与岩石强度有显著关系，且仿真结果与解析计算相吻合。这表明，钻进参数可以有效地反映出地层的力学特性。 为了验证振动加速度信号在地层识别中的有效性，研究人员进行了实际钻进试验，利用加速度传感器收集钻具振动信号并进行处理。试验结果显示，振动信号可以在锚杆钻头旋转钻进时迅速有效地识别出含煤地层的不同特性。 这篇研究工作对于提高煤矿智能钻探技术的精准性和安全性具有重要意义，它提供了含煤地层钻进动力特性的量化指标，并探索了一种基于振动加速度信号的地层识别方法，为矿井巷道支护工程提供了科学依据。通过这些研究，未来有可能实现更高效、更安全的煤矿钻探作业，减少因地质不确定性带来的风险。