基于三软煤层对锚固钻进与煤岩破裂最优钻进参数的研究
时间:2026-04-07 作者:刘智鹏,李瑞卓,孙宁蔚
【摘要】在煤矿巷道锚固钻进工程中,煤岩的力学响应特征与破岩作用机制是决定钻进作业效率及钻孔成型质量的核心关键问题。本文以锚固钻进过程中煤岩介质的破裂与钻具的相互作用关系为研究核心。首先,立足煤岩介质的复杂非线性力学属性,通过文献调研分析摩尔 - 库仑强度准则在该研究场景中的适用特性,结合三软煤层的塑性破坏规律与各向异性力学特征,系统揭示其应力 - 应变演化规律。其次,针对锚固钻进的煤岩破碎过程,构建涵盖弹塑性变形、挤压压实融合及钻进成型的全过程力学分析模型,分析扭矩与推进力耦合作用下煤岩介质的应力场分布特征及破碎作用机理。进一步结合挤压、剪切、拉伸多作用方式协同的破岩理论,深入探讨煤岩裂纹扩展阶段的特征与密实核的形成及发展机制,并基于法向载荷与贯入深度的量化关系曲线,完成钻进破岩关键阶段的划分与界定。最后,基于煤岩物理力学性质与锚固钻进工艺参数的内在关联规律,推导得到最优推进力、扭矩及转速的数学表达模型。研究为煤矿巷道锚固钻进工艺参数的科学优化设计提供理论支撑与量化依据。
关键词:锚固钻进;煤岩破裂;最优参数