底喷采煤钻头的改进.pdf

第 l期 1 9 9 4年 2月 东 北 煤 擞 技 术 C t 1e c hg o gy 0j N ∞ n Ch i N a Ⅳ 口 l G l ／ 底喷采煤钻头的改进 地 质局 长春 科 研 所 ／ J ’ 摘 要 分析 了普通采煤钻头存在的弊痛， 阐述 了钻头改进 的依据 ， 剥举 了改进 果 错 L曰 徙锾， 踩青 曼 。 关 键 词 采 媒 钻 头 改 进 效 果 铜 L T ． 纯 ，L ‘ 一 一 - ’ ／ 。 在煤 毋勘探中， 岩、 煤芯的采取质量是 煤芯不易采取。 另外， 也有部分块状煤， 钻进 衡量施工质量的重要指标， 它直接影响着资 时易被冲刷； 源评价及矿井工程设计的准确性 和可靠性 。 3 煤 层顶底 板 多为 石英 细砂 岩 、 粉 砂 8 0年代 ， 东北部分煤 l 丑勘探 队采 用了先 岩 、 硅化泥岩 ， 可钻性 为 2～ 5级 ， 研磨性 弱 进 的绳索 取芯钻进工 艺 ， 煤 芯的采取基本 上 ～ 中强 使 用 人造 金刚石底喷钻头 。 这种结构的钻 头 1 ． 2 以往所使 用的普通采煤钻头 的弊病 具 有岩 、 煤芯采取率高 、 孔 J 菇净化效 果好 、 不 1 采取率 低 污染岩 、 煤芯等优点 。 经过 在七 台河龙湖勘探 水眼裸露直 接冲刷 粉状、 疏松 碎块状 煤 区试验 ， 取得 了较好的经济效 益 岩芯 ， 而 降低 了采取率 图 1 1改进 的依据 1 ． 1地层 的影响因素 1 煤 系多 软硬互 层 ， E 雌更度 高的 砂岩 与硬 度低的泥岩互层 ， 亦有些煤 层多而薄 ， 层 间距 小， 且多为易 i 中刷 粉帮 i 因此 ． 必须选 用 适应 能力较强的能 吃软克硬的钻头 ； 2 煤 层结构松散 ， 多 为碎块状及粉 状 ， 图 1 普通底喷采堞钻头 Tr i a l S t u d y o f P r o d u c t i n g d i r e c t l y Ca l c i u m Ca r b i d e wi t h Li g n i t e S h a n Qi n g we n Ab s r r a e t Th i s p a p e r i n t r o d u c e s t e c h n o l o g i c a l p r o c e s s ， t e c h n i c a l p a r a me t e r a n d t h e H 1 l t o f c a l c i u m c a r b i d e p r o d u c t i o n t r i a l ， i n wh i c h l i g n i t e wa s t a k e n a ft r a w c a b o m ma t e r i a l } l l a d p p i n g 1 0 0 0 k VA t h r e e p h a s e r o u n d o p e n f u r n a c e ． Ke y wo r d s Li g n i t e ， c a l c i u m c a r b i d e， t r i a l s t u d y 61 维普资讯 冲洗渡经 A面冲刷岩煤芯 ， 固 A面问隙 小 ， 冲洗液流速高 ， 极容易将粉状 、 琉松 、 碎块 状煤岩芯 冲毁 。 一般情 况下 ， 这种采煤钻头的 采取率在 5 0 以下 。 2 易炸裂 普通采煤钻头 照 1 由于胎体水眼内侧 面 较薄 ， 在钻 进中冲洗该流经水眼 及钻 头 内 环面 时 造成胎体 局部 急剧冷却而产生炸裂 。 图2闭合式水眼 一 照 l 使 用后 的普通 采煤钻 头 3 易微烧 钻进 时， 卡簧 座与钻头 密封 面之间间 隙 很 小 ， 冲洗液以漫流的方式 冷却钻头 内环面 及 内唇 面 ， 当钻进致密 、 研磨性较 强岩层时 ， 因产生热量多 ， 而冷却不及时造成 微烧 。 4 适岩性较差 普 通 采煤 钻头 由于 钻头本 身 结构 的原 因， 只适合钻进煤层及较破碎的地层 ； 当钻进 致密 、 研磨性 较强 的岩层和较厚的煤 层时 ， 常 导致钻头徽烧和打丢打薄 蝻 } 层 。 2钻头的改进 1 钻 头结构 改 为提 前分 流 ， 将原 钻头 的I 嘲开式水 眼改为 闭合式 水眼 图 2 ， 并将 水眼中心线外 移 2 ， 5 ram， 以加大水 眼里 侧壁 厚 ， 增加其强度 。 2 在钻 头 内侧及 其唇 面增 设辅 水槽 辅水口， 以改善钻头唇面及里口冷却条件， 防 止胎体炸裂 照 2 。 62 3 加大水眼面积 ， 减 小流 动阻力 ． 防止 堵塞； 为保证内外侧壁厚， 避免胎体存在最薄 弱处 ， 参照 目前流量系数最高 的喷嘴形状 ， 其 水眼设计 见图 3 。 图 3术眼剖 面示 意图 4 根据煤 系互 层的特 点 ， 唇面 采用 阶 梯尖环 齿形状 图 4 ． 以减 缓钻具 回转震 动 对 取 芯的影 响 ； 采用 不 同高差 4 ram， 6 ram- l O w ． m以适应不 同煤岩性 质的钻进 { 采 甩人 造 金刚石单晶混 目投料的方式 ， 以增强其广 谱性 。 图 4钻头唇 面示 意图 维普资讯 5 以，庄都采用 增加聚晶数量的办法达 到 保径的 目的 ， 但有碍钻速 的提高 因此 ， 作 者 用内外径 粘附金刚 石单 晶加强保径 ， 取得 明显效果 。 3 改进 后 的采煤钻 头 使 用效果 3 ． 1基本情况 1 9 9 0 ～ l 9 9 1 年 ． 在七 台河龙湖勘探区曾 投入 8只改进的采煤钻头进行工业生产性试 验 ， 除去两 只非正常磨 损钻头外 ， 其余 6其较 普 通采煤钻 头经济 技术指标有 明显 提高 。 平 均寿命 、 小时效率均超过了该区规定的 6 0 m、 1 ． 3 5 m／ b的指标； 爆苍采取辜平均为 9 O ％， 比 1 9 9 0～ 1 9 9 1年该区使用的普通采煤钻头 提 高 了 2 5 ， 达 到 了优 良标 准 ； 减少 了因打 丢 打 薄煤 层而进行的 补质工作 ， 缩短 了麓工 阿期 ， 节约 了资金 试验 采用 了两 种不 同高 差 的 采煤 钻 头 照 3 、 照 4 ， 目的是为 _f验证哪一种 采煤 钻 头更适用于以煤为主， 煤、 岩兼顾的情况。 从 表 2可以看 出， 高差 4 ram的采煤钻头 各种性 能均优于 6 tar a的 。 3 ． 2 使用效果 试验表 明 ， 改进后 的底喷采煤 钻头实现 了冲洗液提 前分流 ． 肪止煤芯被冲毁 ， 提高了 煤 、 岩芯采取率 ； 水眼处胎体 强度得到加强 ， 防 止了水眼内侧 严重炸裂 } 增加辅水 口和辅 水槽 ， 改善了钻 头冷 却和排粉条件 ， 从而提高 了钻头寿命一 减少了水眼堵塞频率， 太幅度她 降 低 了采煤钻 头的单 位成本 。 改进后的 钻 头 具有 保证 粉煤 采取率 、 钻进速 度快、 寿命 长、 成本低、 适应岩煤能力强等特点， 可以定型生 产推广使用 。 具体试 验数 据见表 1 、 表 2和表 3 照 4高差 6 mm 韵 采煤钻头 表 I造孕撞金剐石钻头试验总衰 ●_ I 维普资讯 4 几 点认识 1 金刚 石钻 头使 用技 术经济 效 果 ， 与 矿 区的地层 条件有直接关 系 ， 但 管理 和操作 水 平的影响 也是很大 的。 为 此应 加强组织管 理 ， 健全金刚石钻 头使 用奖惩制度 ， 提高钻工 的 操作技术 水平 和责 任心， 充分 发挥金刚石 钻头的潜 力。 个 薄 弱环节 ， 无论何种类型 的钻头均 出现内 径过 早磨损现象 因此 ， 加强保 径 ， 才 能延长 使用寿命 。 3 底 喷采煤 钻头 以采煤 为主 ， 兼顾 钻 进煤系地层， 但有的地区煤层薄而多， 变化较 大 ， 钻头 不能完全适应 。 加 之操 作不 尽合理 ， 使底喷钻头未能充分发挥作用 。 带有辅水 口、 辅 水槽的混 目钻头拓宽了钻头对岩层的适应 z 孕绳索取 芯金刚石钻头 内径是一 范国 ， 值得进一步研究。 寰 2 试驻 钻头主 要技 术经济指 标 表 3 1 9 9 0～ 1 9 9 1 年 龙湖勘 探 区两 种采 j 蕞钻头经 济技 术指 标比较 I mp r o v e me n t o f Co a l Co r e Dr i l l Bi t J e t t i n g M u d Fr o m I t s Bo t t o m Ga n Hui q i a ng Ab s t t a c t Th i s p a p e r a n a l y s e s t h e d i s a d v a n t a g e o f c o mmo n c o a l c o r e d r i l l b i t ， s e t s f o r t h t h e i mp r o v i n g b a s i s o f d r i l l b i t ， a n d i n t r o d u c e s t h e a d v a n t a g e o f i mp r o v e d c o a l c o r e d r i l l b i t a n d o n t h e s p o t t e s f r e s u l t ． Ke y wo r d s c o a l c 。 r e d r i l l b i t ， i mp r o v e me n t ， e f f e c t 维普资讯