采矿与安全工程学报 ›› 2022, Vol. 39 ›› Issue (3): 584-597.doi: 10.13545 /j.cnki.jmse.2021.0252
付孟雄，刘少伟，贾后省，姜彦军，卢运海
摘要： 煤矿巷道底板锚固孔钻进是利用锚杆（索）控制底鼓关键环节，成孔质量与锚固效果成正比。长期以来，底板小孔径下向孔钻进排渣困难是高质量快速成孔的瓶颈问题。因此，明晰钻渣在狭小空间内的运移规律对提高排渣效率至关重要。利用理论分析及多相流数值仿真方法研究底板小孔径锚固孔钻渣运移特征及影响因素。结果表明：配合泵送条件下的正循环排渣较泵吸反循环具有更高的排渣效率；正循环排渣过程中，钻头中心孔附近钻渣会进行上下螺旋往复运动，中心孔外围钻渣在绕流阻力、浮力及自重作用下先进行减速运动，进入钻杆与孔壁的环形通路后又呈现出类匀速向上的运动状态；现有两翼式钻头结构均存在一定钻渣集中区域，这些区域的存在会对钻渣造成能量损失；钻杆截面形状对排渣效果具有显著影响，四棱钻杆在排渣过程中表现出较好的工作性能，钻孔深度及钻渣粒径与排渣效率呈负相关；在钻孔存在倾角时，钻渣会在下半侧孔壁处集聚，提高钻杆转速能够提高钻渣聚集区域偏转速度，避免钻渣沿下部孔壁形成带状聚集。研究成果可为巷道底板小孔径锚固孔排渣方式选择、排渣动力参数设定、钻具结构优化提供理论依据，对于实现底板小孔径锚固孔快速高质量形成具有一定理论价值。
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