煤巷顶板锚固孔钻进岩层识别技术：动力响应与分析

"该研究探讨了煤巷顶板锚固孔钻进过程中岩层界面和软弱夹层的动力响应特征与识别方法。通过数值模拟分析，揭示了不同动力源下岩层界面和软弱夹层的动力响应特性，并提出了平均钻速搜索法来定位岩层交界面和识别软弱夹层。这种方法在实际应用中表现出较小的误差，为煤矿巷道顶板的稳定性和支护提供理论依据。" 在煤巷顶板的支护工程中，岩层交界面和软弱夹层的地质特性对顶板稳定性起着决定性作用。锚固孔钻进是确保煤巷顶板有效支护的关键工序，钻进过程中，钻头穿越这些界面和夹层时会引发不同的动力响应。这些响应是由于不同岩层物理性质的差异造成的，如硬度、密度和弹性模量等。 本研究采用了数值模拟技术，这是一种基于数学模型和计算算法的方法，可以模拟钻进过程中的力学行为。通过模拟不同动力源（如钻压、扭矩等）对岩层界面和软弱夹层的影响，研究人员能够获取这些界面的动力响应特征信息，如应力分布、应变变化以及能量释放等。 在此基础上，研究提出了平均钻速搜索法。这是一种数据分析方法，通过分析钻进时间、位移、钻速和转速等关键参数的关系，来识别钻头何时穿越了岩层界面或遇到软弱夹层。当钻速出现显著变化时，这通常标志着钻头已经穿透了一个新的地质界面。这种方法的优势在于，它不需要额外的传感器设备，仅依赖于常规钻进数据，因此在实际操作中具有较高的可行性和实用性。 通过将识别结果与建立的地质模型进行比较，研究发现误差较小，表明平均钻速搜索法的有效性和准确性。这一成果对于现场实时探测煤巷顶板的岩层交界面和软弱夹层位置具有重要意义，能帮助工程师及时调整支护策略，提高煤矿巷道的安全性。 这项研究深化了我们对煤巷顶板钻进动力响应的理解，为煤矿巷道的地质预测和支护设计提供了新的工具和理论支持。未来的研究可能进一步优化这种识别方法，提升其精度和适应性，以应对更复杂多变的地质条件。