【技术实现步骤摘要】
一种钻井法竖井滚刀破岩排渣效率影响因素研究试验系统
[0001]本专利技术涉及煤矿竖井钻井法施工技术研究领域，特别涉及一种钻井法竖井滚刀破岩排渣效率影响因素研究试验系统。
技术介绍
[0002]钻井法施工在矿产资源开发过程中已积累了丰富的经验，但针对白垩系和侏罗系砂岩等软岩中存在的大量互织的弱胶结砂岩实施的全断面钻井法凿井，尚存在许多问题。白垩系和侏罗系砂岩构造层次多变，矿物成分颗粒大多呈弱胶结状态，强度较低，孔隙率较大，遇水作用易泥化，工程力学性质呈现复杂多样性，如极易出现的泥包钻头现象及如何解决“一扩到底”问题，这些问题的出现与破岩排渣整个过程密切相关，而影响破岩排渣的效率因数很多，如滚刀相对应不同力学性能的岩石的适宜性研究，滚刀数量、布局合理性和排渣口数量与位置大小的锲合度，泥浆性能参数的选择，破岩钻头钻进参数的优化等。
[0003]截止目前，尚很少可见室内钻井法凿井在破岩刀具类型适宜性及机械参数的滚刀破岩试验台和泥浆性能参数的匹配一体化的系统装置研究。因此，研究钻井法凿井在破岩刀具类型选择及机械参数如楔齿滚刀...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种钻井法竖井滚刀破岩排渣效率影响因素研究试验系统，其特征在于，包括备用箱、破岩排渣装置、浆渣分离装置、计量装置、监测组件和控制装置，其中，所述备用箱容纳有泥浆，所述备用箱通过输浆管与所述破岩排渣装置连接，所述备用箱用于为所述破岩排渣装置提供试验所需泥浆；利用所述破岩排渣装置能够进行破岩排渣，所述破岩排渣装置通过外排渣管与所述浆渣分离装置连接，在试验过程中，所述破岩排渣装置产生的岩渣液体通过所述外排渣管输送至所述浆渣分离装置内；进入所述浆渣分离装置的所述岩渣液体能够在所述浆渣分离装置内进行岩渣和浆液的分离；利用所述计量装置能够对所述浆渣分离装置分离出来的岩渣进行烘干以及称重；所述监测组件与所述控制装置连接，所述监测组件能够对试验中的数据进行采集。2.根据权利要求1所述的钻井法竖井滚刀破岩排渣效率影响因素研究试验系统，其特征在于，所述备用箱为上方开口的箱体结构，所述备用箱的上端覆盖有箱盖，所述箱盖上设置有吸浆泵，所述输浆管的一端与所述吸浆泵连通，所述吸浆泵的下端穿过所述箱盖后延伸至所述备用箱内泥浆的液面以下；所述备用箱的底部设置有清洗出水口，所述清洗出水口上设置有第一闸阀；优选地，所述箱盖上还设置有搅拌机，所述搅拌机的搅拌轴穿过所述箱盖后延伸至所述备用箱内，所述搅拌轴上设置有搅拌扇叶，所述搅拌机通过所述搅拌轴驱动所述搅拌扇叶旋转，所述搅拌扇叶的旋转能够对所述备用箱内的泥浆进行搅拌；优选地，所述备用箱的一侧设置有液位管，所述液位管的下端与所述备用箱的底部连通，所述液位管的上端高出所述备用箱内泥浆的液面，所述液位管上设置有计量刻度线；优选地，所述备用箱为钢筋混凝土结构或钢结构，所述液位管的材质为有机玻璃；优选地，所述箱盖上还设置有加浆料口和检测取样口，所述加浆料口用于向所述备用箱内补充泥浆，所述检测取样口用于对所述备用箱内的泥浆进行取样；优选地，所述备用箱的箱底呈倒锥形，构成倒锥形的所述备用箱的箱底的坡度为8％～12％，所述备用箱的底部设置有滚轮；优选地，还包括检测仪，所述检测仪能够对由所述检测取样口取得的泥浆的性能进行检测。3.根据权利要求1所述的钻井法竖井滚刀破岩排渣效率影响因素研究试验系统，其特征在于，所述破岩排渣装置包括架体，所述架体包括底座、立柱和顶板，所述立柱设置有四根，四根所述立柱的下端固定在所述底座上，所述顶板分别与四根所述立柱的上端连接，所述底座、四根所述立柱和所述顶板组成框架结构；优选地，所述立柱的下端的周围设置有多个加腋板，所述加腋板与所述立柱和所述底座均连接，所述底座与地基基础通过地脚螺栓固定连接。4.根据权利要求3所述的钻井法竖井滚刀破岩排渣效率影响因素研究试验系统，其特征在于，所述破岩排渣装置还包括试验箱、第一液压缸、钻杆、钻头、刀盘、刀座和岩石试样；
所述试验箱设置在所述架体内，所述试验箱为上方开口的桶状结构，所述岩石试样设置在所述试验箱内，所述输浆管的出口位于所述试验箱的上方，所述岩石试样设置在所述试验箱的底部；所述第一液压缸的输出端与所述钻杆的上端连接，所述钻杆的下端延伸至所述试验箱内，所述钻头安装在所述钻杆的下端，所述刀盘的上端与所述钻头的下端连接，所述刀座安装在所述刀盘的下表面上，所述刀座用于安装滚刀，所述第一液压缸通过所述钻杆驱动所述钻头上下移动及旋转，所述钻头位于所述岩石试样的上方，所述钻头带动所述滚刀上下移动及旋转能够对所述岩石试样进行破岩；优选地，所述刀盘的下表面沿所述刀盘的径向设置有凹槽，所述刀座通过所述凹槽与所述刀盘滑动连接，所述刀座设置有固定螺栓，所述固定螺栓能够将所述刀座在所述刀盘上的位置进行固定；优选地，所述凹槽共设置有六个，每两个所述凹槽为一组，每组所述凹槽沿所述刀盘的径向设置，相邻的两组所述凹槽之间的夹角为60
°
，每组所述凹槽上根据试验要求设置2～4个所述刀座，每个所述刀座上均安装有1个所述滚刀；优选地，所述滚刀为刮刀、镶齿楔形滚刀或球齿滚刀中的一种，所述刀座与所述滚刀匹配；优选地，所述破岩排渣装置还包括基座和升降机构，所述架体内的地基基础设置有基坑，所述升降机构设置在所述基坑内，所述基座设置在所述升降机构上，所述基座为圆柱型结构，所述试验箱设置在所述基座上，所述基座的直径大于所述试验箱的外径，所述升降机构能够对所述试验箱的高度进行调整。5.根据权利要求4所述的钻井法竖井滚刀破岩排渣效率影响因素研究试验系统，其特征在于，所述破岩排渣装置还包括连接器、连接件、送气泵、送气管、内排渣总管和内排渣支管，所述送气泵和所述连接器均设置在所述顶板上，所述钻杆为中空的筒状结构，所述内排渣总管和所述送气管均设置在所述钻杆内，所述第一液压缸通过所述连接器与钻杆连接，所述内排渣总管的上端通过所述连接器与所述外排渣管的一端连通，所述外排渣管的另一端与所述浆渣分离装置连通，所述钻杆通过所述连接件与所述钻头连接，所述连接件内设置有扩大头；所述刀盘上设置有吸渣口，所述内排渣支管的上端通过所述扩大头与所述内排渣总管的下端连通，所述内排渣支管的下端穿过所述钻头与所述刀盘上的所述吸渣口连通，所述送气管的上端与所述送气泵连接，所述内排渣支管上设置有送气口，所述送气管的下端通过所述送气口与所述内排渣支管连通；优选地，所述吸渣口设置有3个，所述刀盘的横截面为圆形，3个所述吸渣口分别位于所述刀盘的圆心、所述刀盘半径的1/2位置处、靠近所述刀盘的边缘位置处，所述内排渣支管设置有3根，每根所述内排渣支管与一个所述吸渣口连通，每根所述内排渣支管均连接有一根所述送气管；优选地，所述...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨青，荣传新，程桦，姚直书，蔡海兵，王宗金，亓燕秋，黎明镜，王彬，石浩，施鑫，
申请(专利权)人：安徽理工大学，
类型：发明
国别省市：
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