Исследование механических характеристик анкерной группы буровых установок для быстрых земляных работ

Научные отчеты, том 13, Номер статьи: 4524 (2023) Цитировать эту статью

531 Доступов

Подробности о метриках

Чтобы решить проблему дисбаланса соотношения эффективности выемки и крепления в подземной угольной шахте, предлагается новый тип устройства параллельной работы выемки-поддержки-анкеровки для повышения эффективности выемки грунта. С учетом факторов неравномерности кровли и пола выработки угольной шахты исследовано влияние различных углов бурения и углов опоры опоры на силу опоры опоры в условиях одновременного бурения нескольких буровых установок. Результаты показывают, что максимальная опорная сила составляет 4,002 кН, когда угол опоры разный, а угол сверления разный. Построив модель вибрации соединения в процессе многосверлового бурения и используя метод Лагранжа для решения закона вибрации ключевых компонентов системы крепления, закон вибрации бурильной трубы под действием различных факторов воздействия, таких как выдвижение консоли, одновременное бурение нескольких скважин изучается бурение и угол падения бурения. Результаты показали: (1) Вибрация бурильной трубы в выдвинутом состоянии консоли более сильная, чем в втянутом состоянии, а максимальный пик вибрации достигает 7,61 мм. (2) Вибрационная реакция бурильной трубы наиболее интенсивна при одновременном бурении четырех буровых установок с верхним анкером. В условиях работы всего двух буровых установок вибрационная реакция бурильной трубы наименьшая. (3) По мере увеличения угла бурения буровой установки вибрационная реакция бурильной трубы становится более сильной, а амплитуда вибрации увеличивается. Создается тестовый прототип для моделирования реального процесса бурения с анкеровкой, а закон вибрации опорной платформы и буровой установки получается с помощью системы обнаружения вибрации. Результаты испытаний показывают, что закон вибрации ключевых компонентов примерно такой же, как и результаты теоретического моделирования. Соответствующие теоретические результаты могут обеспечить техническую основу для обеспечения устойчивости анкерной системы при бурении.

Доля подземных горных работ серьезно разбалансирована, а уровень автоматизации горных работ относительно отстал. Недостатки длительного времени и высокой прочности анкерной операции серьезно ограничивают развитие земляных работ. Компания Foresight Energy разработала 6-рычажный буровой станок с анкерными штангами, который может синхронно осуществлять анкеровку крыши и повышать эффективность анкеровки1.

Во время бурения часто возникает неконтролируемая вибрация, что приводит к снижению эффективности бурения и увеличению затрат2. Наличие специального возбуждения во время бурения обычно приводит к неопределенной реакции вибрации3,4,5,6. В работах9,10,11,12 изучалось прерывистое вибрационное поведение периодического движения на основе трехстепенной системы столкновений. В таблице 1 предложены стратегия динамического реагирования и метода контроля вибрации в вибрационной системе с несколькими степенями свободы, которая улучшает характеристики реакции системы.

Учитывая взаимодействие между долотом и вибрацией горной породы, соответствующие ученые создали системную модель процесса бурения для изучения закона осевой вибрации бурильной колонны при соединении или расцеплении14,15. В работе16 проанализирован закон осевой вибрации бурильной трубы с помощью уравнения в частных производных бурильной колонны. В работе17 исследована математическая модель осевой вибрации бурильной колонны при комбинированном возбуждении. В исследованиях работы18 изучалось взаимодействие бурильной колонны и ствола скважины во время спуска путем построения модели статического анализа. В работе19 была создана модель анализа вибрации, основанная на распространении плоских волн через распределенную массу бурильной колонны. Йигит и Кристофру21 изучили закон осевой нагрузки и поперечной вибрационной нагрузки бурильной колонны, упростив модель бурильной колонны в виде тонкой балки. В Таблице 2 закон разнонаправленной вибрации бурильной колонны в процессе бурения исследован с использованием технологии конечных элементов и виртуального моделирования.