煤矿坑道回转钻进动力学进展：挑战与智能化前景

本文主要探讨了煤矿坑道回转钻进动力学的研究现状与未来发展。随着煤矿开采对安全高效技术的需求日益增长，作者首先概述了煤矿坑道回转钻进动力学技术系统的构成，包括钻进装备系统动力学、钻柱动力学以及钻头破岩动力学这三个关键领域。钻进装备系统动力学涉及机械、液压、电气和控制等多个子领域的协同作用，而钻柱动力学则关注钻杆在复杂地下环境中的力学行为。钻头破岩动力学则着重于新型钻头设计如何提升破岩效率。 文章详细评述了近年来在这些领域的研究成果，如如何处理多技术系统与工作环境一体化动态模型的构建挑战，以及如何在复杂交变载荷下优化钻柱动力学性能。此外，文中提到的一个重要问题是关于PDC（聚晶金刚石）钻头如何在高效破岩方面取得突破。 对于煤矿坑道回转钻进动力学的未来发展，作者提出两个关键方向：一是实现钻探技术系统的多领域建模仿真，建立包含机械、液压、电气、控制和信息等多学科的模型库，以便在实际施工中进行系统级建模，对钻探技术系统动力学性能进行综合分析和预测。二是采用半物理仿真试验，将钻探设备的实体特性转化为虚拟环境中的动态试验，通过数学模型、编程和交互反馈技术，获取动力头扭矩、给进/起拔力、泥浆泵压力等关键参数的实时动态反馈。 深入研究煤矿坑道回转钻进动力学，不仅有助于提高煤矿井下钻探技术与装备的设计水平，而且对于实现智能化、安全高效的钻探作业具有重要意义。因此，本文的研究成果为煤矿安全开采提供了重要的技术参考，对于推动行业的技术创新和发展具有积极的指导价值。