급속 굴착용 앵커 드릴링 리그군의 기계적 특성에 관한 연구

Scientific Reports 13권, 기사 번호: 4524(2023) 이 기사 인용

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지하 탄광의 굴착 및 정박 효율비의 불균형 문제를 해결하기 위해 굴착 효율을 향상시키기 위한 새로운 유형의 굴착-지지-정박의 병렬 작동 장치를 제안합니다. 탄광 도로의 지붕과 바닥의 고르지 못한 요소를 고려하여 여러 굴착 장비의 동시 굴착 조건에서 다양한 굴착 각도와 다리 지지 각도가 다리 지지력에 미치는 영향을 연구합니다. 결과는 다리 각도와 드릴링 각도가 다를 때 최대 지지력이 4.002 KN임을 보여줍니다. 멀티 드릴 드릴링 공정의 커플링 진동 모델을 구축하고 라그랑주 방법을 사용하여 앵커리지 시스템의 주요 구성 요소의 진동 법칙을 해결함으로써 캔틸레버 확장, 멀티 드릴 동시 등 다양한 영향 요인에 따른 드릴 파이프의 진동 법칙 드릴링 및 드릴링 입사각이 연구됩니다. 결과는 다음과 같습니다. (1) 캔틸레버 확장 상태에서 드릴 파이프의 진동은 수축된 상태의 진동보다 더 심하며 최대 진동 피크는 7.61mm에 이릅니다. (2) 드릴 파이프의 진동 응답은 동시에 4개의 상단 앵커 드릴링 장비를 드릴링하는 조건에서 가장 강렬합니다. 두 개의 드릴링 장비만 사용하는 작업 조건에서는 드릴 파이프의 진동 응답이 가장 작습니다. (3) 드릴링 장비의 드릴링 각도가 증가함에 따라 드릴 파이프의 진동 응답이 더욱 심해지고 진동 진폭도 커집니다. 실제 앵커링 드릴링 프로세스를 시뮬레이션하기 위해 테스트 프로토타입을 제작하고, 진동 감지 시스템을 통해 지지 플랫폼과 드릴링 장비의 진동 법칙을 얻습니다. 테스트 결과는 주요 부품의 진동 법칙이 이론적 시뮬레이션 결과와 거의 동일하다는 것을 보여줍니다. 관련 이론적 결과는 앵커링 시스템의 드릴링 안정성에 대한 기술적 기반을 제공할 수 있습니다.

지하 채굴의 비율은 심각하게 균형이 맞지 않으며 채굴 자동화 수준은 상대적으로 낙후되어 있습니다. 앵커링 작업의 오랜 시간과 높은 강도의 단점은 굴착 작업의 발전을 심각하게 제한합니다. Foresight Energy는 지붕 앵커링 작업을 동시에 실현하고 앵커링 효율성을 향상시킬 수 있는 6암 앵커 로드 드릴 트럭을 설계했습니다1.

드릴링 중에 제어할 수 없는 진동이 자주 발생하여 드릴링 효율성이 낮아지고 비용이 증가합니다2. 드릴링 중 특수 자극이 존재하면 일반적으로 진동 응답이 불확실해집니다3,4,5,6. 연구9,10,11,12는 3자유도 충돌 시스템을 기반으로 주기 운동의 불연속 진동 거동을 연구했습니다. 표 1에서는 시스템 응답 성능을 향상시키는 다자유도 진동 시스템의 동적 응답 및 진동 제어 방법 전략을 제안합니다.

비트와 암석 진동 사이의 상호 작용을 고려하여 관련 학자들은 결합 또는 분리 작용 하에서 드릴 스트링의 축 진동 법칙을 연구하기 위해 드릴링 공정의 시스템 모델을 확립했습니다. 연구16에서는 드릴 스트링의 편미분방정식을 이용하여 드릴 파이프의 축진동 법칙을 분석하였다. 연구17에서는 결합된 여기 하에서 드릴 스트링의 축 진동에 대한 수학적 모델을 연구했습니다. 작업 조사18에서는 정적 해석 모델을 구축하여 작동 중 드릴 스트링과 유정 사이의 상호 작용을 연구했습니다. 연구19에서는 드릴 스트링의 분포 질량을 통한 평면파 전파를 기반으로 한 진동 해석 모델을 확립했습니다. Yigit과 Christofru21은 드릴 스트링 모델을 가는 빔으로 단순화하여 드릴 스트링의 축방향 하중과 횡방향 진동 하중 법칙을 연구했습니다. 표 2에서는 드릴링 공정에서 드릴 스트링의 다방향 진동 응답 법칙을 유한 요소 및 가상 시뮬레이션 기술을 사용하여 연구합니다.