科技成果

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成果名称: 插接式相位螺旋钻杆及关键生产技术

成果登记号: 9612015Y0502

第一完成单位: 中煤科工集团西安研究院有限公司

联 系 人: 刘柏根

成果类型: 应用技术

应用行业: 制造业

成果简介:

   螺旋钻杆是解决松软突出煤层瓦斯抽采钻孔施工的重要工具,在钻孔施工中,螺旋钻杆与钻孔形成了一个“钻屑螺旋输送机”,钻屑沿螺旋叶片自动排出孔外,既适用于干式钻进,也适用于泡沫钻进和空气钻进等工艺。在钻进过程中,由于煤层碎软,易塌孔埋钻,螺纹连接式螺旋钻杆不具有反转功能,处理孔内事故能力差。针对此问题,开展了插接式相位焊接螺旋钻杆的研究。通过项目实施,研制了插接式相位焊接螺旋钻杆,实现了钻杆的正、反转功能,提高了钻杆的排粉效果和成孔率,达到了预期目标。   1.首创了螺旋钻杆六方锥棱柱接头结构,连接销为防松螺母椭圆销和防松螺母U形销。   插接接头采用六边形配合面传递扭矩,关键位置采用钝角和圆弧过渡,长圆柱配合增强了抗弯强度;连接销传递起拔力,椭圆和U形销体结构强度高,连接方便。   2.通过理论分析和室内试验,总结了影响螺旋钻杆排粉的因素和规律。   对影响螺旋钻杆排粉效果的螺距(导程)、螺旋升角、螺旋头数、转速等参数进行了理论分析,建成了螺旋钻杆室内模拟试验台,总结出了螺旋叶片参数对排粉的影响规律,对螺旋钻杆结构设计起到了指导作用。   3.首次采用相位焊接技术,实现了插接式螺旋钻杆叶片连续。   联合开发了双头摩擦焊机,实现了公、母接头的同步焊接。采用相位焊接技术,实现了钻杆公、母接头相位对正,相位精度≤3°,任意钻杆连接叶片连续。在松软突出煤层顺层钻孔施工中,钻进效率和钻孔深度均提高了20%以上。   4.开发了自动控制系统,实现了摩擦焊接上下料自动化。   引入了工业机器人,研制了一体式多功能手爪,开发了上下料自动搬运程序,集成了摩擦焊机、工业机器人及其手爪等执行机构控制系统,通过协调控制,互锁运行,实现了钻杆摩擦焊接的自动上下料。   5.获得国家专利6项,其中发明专利1项;发表论文9篇,培养硕士研究生4名。