煤礦負(fù)壓鉆進管內(nèi)顆粒運移特性研究及鉆進設(shè)備研發(fā).pdf

1、瓦斯預(yù)抽鉆孔是瓦斯治理的有效措施，但是在松軟煤層鉆孔施工困難，采用傳統(tǒng)的水力排渣，容易造成鉆孔垮塌，中斷鉆進過程，無法實現(xiàn)鉆孔的設(shè)計要求，達不到瓦斯抽采的需要。采用壓風(fēng)排渣，若風(fēng)壓大，排出粉塵大，特別是瓦斯嚴(yán)重的區(qū)域常發(fā)生噴孔，造成瓦斯超限，甚至?xí)T導(dǎo)突出，同時出現(xiàn)粉塵過大，污染環(huán)境，影響工人的健康；若風(fēng)壓小，卡鉆、堵孔現(xiàn)象時有發(fā)生，并且容易造成卡鉆桿、折斷等事故，也會造成無法實現(xiàn)鉆孔的設(shè)計要求。松軟煤層鉆進問題成為瓦斯防治的關(guān)鍵問題，

2、也是實現(xiàn)瓦斯防治的前提條件。
　　本研究主要內(nèi)容包括：⑴針對松軟煤層的特點，以松軟煤層鉆進過程為研究對象，研究煤層、鉆具、排渣動力等要素，提出采用獨立負(fù)壓系統(tǒng)為動力，鉆桿內(nèi)排渣的方式進行打鉆，主要目的是在工程上解決松軟煤層鉆進過程中的噴孔、卡鉆、瓦斯超限和煤塵問題，在理論上研究鉆屑在鉆桿內(nèi)的運移規(guī)律、特性，為負(fù)壓排渣提供理論基礎(chǔ)。⑵運用負(fù)壓氣體輸送理論、氣固兩相流理論、CFD數(shù)值模擬、現(xiàn)場試驗等手段對負(fù)壓鉆進過程中的風(fēng)速、壓力損失

3、、孔徑、輸送能力、輸送距離等基礎(chǔ)參數(shù)進行研究。研究發(fā)現(xiàn)，鉆桿管徑的大小對顆粒的輸送性能有很大的影響；找到了輸送能力與輸送壓力、固體速度、氣體速度、滑移速度、固氣比、空隙率等流動參數(shù)之間的關(guān)系，回歸出關(guān)系式?？疾炝溯斔湍芰εc是輸送距離、鉆桿傾角之間的關(guān)系。在對流動特性理論分析的基礎(chǔ)上，得出了影響濃相氣力輸送阻力特性的各因素，同時探討了濃相氣力輸送的機理。得出了精度較高的水平、垂直管道的阻力特性公式，得出了考慮鉆桿旋轉(zhuǎn)情況的阻力公式。⑶研制