煤田地质与勘探

作者：张幼振, 张宁, 张献振,

关键词：回转钻进, PDC锚杆钻头, 力学模型, 钻进试验,

针对煤矿巷道锚固孔快速精准钻进的施工需求，通过建立PDC锚杆钻头回转钻进力学模型，对其主要力学影响因素进行了理论分析。结果表明：PDC切削齿轴向力随压入深度的增大而增大，随切入角的增大表现出先减小后增大的趋势；当煤系岩石摩擦系数f为0.20~0.43时，可得最优切入角为15.0°~18.3°，此时在相同压入深度条件下轴向力和切向力最小。并进一步结合煤系岩石的力学特性，提出了PDC切削齿作用下的岩石破碎条件，得出不同压入深度时轴向力和切向力的关系。利用自主研发的钻进试验台对模拟岩样进行了钻进试验，试验结果验证了PDC锚杆钻头回转钻进力学模型的正确性。研究结果为PDC锚杆钻头优化设计，锚固孔钻进效率与精度的提高，以及钻进轴向力和切向力的变化预测等提供了理论依据。

来源：2019年第2期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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