Studio delle caratteristiche meccaniche del gruppo perforatrice per ancoraggi per scavo rapido

Rapporti scientifici volume 13, numero articolo: 4524 (2023) Citare questo articolo

554 accessi

Dettagli sulle metriche

Mirando al problema dello squilibrio del rapporto di efficienza di scavo e ancoraggio nella miniera di carbone sotterranea, viene proposto un nuovo tipo di unità operativa parallela di scavo-supporto-ancoraggio per migliorare l'efficienza di scavo. Considerando i fattori irregolari del tetto e del pavimento della carreggiata della miniera di carbone, l'influenza dei diversi angoli di perforazione e degli angoli di supporto delle gambe sulla forza di supporto delle gambe viene studiata in condizioni di perforazione simultanea di più impianti di perforazione. I risultati mostrano che la forza massima di supporto è 4.002 KN quando l'angolo della gamba e l'angolo di perforazione sono diversi. Costruendo il modello di vibrazione dell'accoppiamento del processo di perforazione multi-foratura e utilizzando il metodo di Lagrange per risolvere la legge di vibrazione dei componenti chiave del sistema di ancoraggio, la legge di vibrazione dell'asta di perforazione sotto diversi fattori di influenza come l'estensione del cantilever, la perforazione multipla simultanea viene studiata la perforazione e l'angolo di incidenza della perforazione. I risultati hanno mostrato: (1) La vibrazione dell'asta di perforazione nello stato di estensione del cantilever è più grave di quella nello stato retratto e il picco massimo di vibrazione raggiunge 7,61 mm. (2) La risposta alle vibrazioni dell'asta di perforazione è la più intensa in condizioni di perforazione simultanea di quattro impianti di perforazione per ancoraggi superiori. Nelle condizioni di lavoro di solo due impianti di perforazione, la risposta alle vibrazioni dell'asta di perforazione è minima. (3) All'aumentare dell'angolo di perforazione della piattaforma di perforazione, la risposta alle vibrazioni del tubo di perforazione è più severa e l'ampiezza delle vibrazioni è maggiore. Viene costruito un prototipo di prova per simulare l'effettivo processo di perforazione di ancoraggio e la legge di vibrazione della piattaforma di supporto e dell'impianto di perforazione viene ottenuta attraverso il sistema di rilevamento delle vibrazioni. I risultati dei test mostrano che la legge di vibrazione dei componenti chiave è approssimativamente la stessa dei risultati teorici della simulazione. I risultati teorici rilevanti possono fornire una base tecnica per la stabilità alla perforazione del sistema di ancoraggio.

La proporzione dell’estrazione mineraria sotterranea è seriamente sbilanciata e il livello di automazione dell’attività mineraria è relativamente arretrato. Gli svantaggi di un'operazione di ancoraggio lunga e ad alta resistenza limitano seriamente lo sviluppo delle operazioni di scavo. Foresight Energy ha progettato un camion di perforazione con barra di ancoraggio a 6 bracci, in grado di realizzare in modo sincrono l'operazione di ancoraggio sul tetto e migliorare l'efficienza dell'ancoraggio1.

Durante la perforazione si verificano spesso vibrazioni incontrollabili, con conseguente bassa efficienza di perforazione e aumento dei costi2. L'esistenza di un'eccitazione speciale durante la perforazione porta solitamente a una risposta alle vibrazioni incerta3,4,5,6. I lavori9,10,11,12 hanno studiato il comportamento vibrazionale discontinuo del movimento periodico basato su un sistema di collisione a 3 gdl. Nella Tabella 1 vengono proposti la risposta dinamica e la strategia del metodo di controllo delle vibrazioni nel sistema di vibrazione a più gradi di libertà, che migliora le prestazioni di risposta del sistema.

Considerando l'interazione tra la punta e la vibrazione della roccia, studiosi rilevanti hanno stabilito un modello di sistema del processo di perforazione per studiare la legge di vibrazione assiale della batteria di perforazione sotto azione di accoppiamento o disaccoppiamento14,15. Il lavoro16 ha analizzato la legge di vibrazione assiale dell'asta di perforazione con l'equazione differenziale parziale della batteria di perforazione. Nel lavoro17 è stato studiato il modello matematico della vibrazione assiale della batteria di perforazione sotto eccitazione combinata. Le indagini di lavoro18 hanno studiato l'interazione tra la batteria di perforazione e il pozzo durante l'intervento costruendo un modello di analisi statica. Il lavoro19 ha stabilito un modello di analisi delle vibrazioni basato sulla propagazione delle onde piane attraverso la massa distribuita della batteria di perforazione. Yigit e Christofru21 hanno studiato la legge del carico assiale e del carico di vibrazione trasversale della batteria di perforazione semplificando il modello della batteria di perforazione come una trave sottile. Nella Tabella 2, la legge di risposta alle vibrazioni multidirezionali della batteria di perforazione nel processo di perforazione viene studiata utilizzando la tecnologia degli elementi finiti e di simulazione virtuale.