煤矿坑道回转钻进动力学研究现状与展望

来源期刊：煤炭科学技术2019年第1期

论文作者：张幼振 徐信芯 阚志涛

文章页码：145 - 151

关键词：坑道钻探;回转钻进;机械动力学;钻柱动力学;钻头破岩;

摘    要：针对煤矿井下坑道钻探安全高效发展的技术需求,阐述了煤矿坑道回转钻进动力学技术系统组成及工作特征。从钻进装备系统动力学、钻柱动力学和钻头破岩动力学等3个方面评述了相关技术领域的主要研究成果。结合煤矿井下坑道钻探特点,分析了当前煤矿坑道回转钻进动力学研究现状及存在问题,包括亟待解决的多技术系统与工作环境的一体化动态模型建立,复杂交变载荷下的钻柱动力学研究途径以及PDC钻头高效破岩问题等。探讨了煤矿坑道回转钻进动力学研究的发展方向:其一,需实现煤矿坑道钻进系统多领域建模与仿真,初步建立钻探设备机械、液压、电气、控制、信息等模型库,针对钻探施工中钻机钻进参数、泥浆泵压及控制信息感知等具体施工应用中建立系统级模型,形成多学科耦合对钻进技术系统动力学性能进行综合分析和预测。其二,借助半物理仿真试验将钻探对象实体特性在虚拟环境下的动态特性试验中分析得出,通过建立数学模型、编程、交互反馈等技术流程在计算机上运行,进一步得到动力头转矩、给进/起拔力、泥浆泵压力等钻探系统主要参数的动态反馈。随着煤矿坑道回转钻进动力学研究的不断深入,有助于进一步提高煤矿井下钻探技术与装备设计水平,为实现煤矿安全高效智能钻探提供技术参考。