煤体应力对钻进切削力的影响

摘要

为研究煤层钻孔过程中煤体应力与钻头切削力的关系,以水平煤层钻孔为研究对象,采用理论分析的方法,建立钻头转动切削煤体过程中钻刃与煤体的静力学模型,通过对钻头切削破岩受力进行分析,得到煤体应力与切削力的关系式;利用PFC-2D数值软件,建立钻刃与煤体的离散元模型,对钻刃切削煤体过程进行数值模拟研究,得到切削过程中切削力、裂纹的变化规律.研究结果表明:单一因素影响下切削力与煤体应力呈线性关系,切削力受切削深度、钻刃角度和煤体强度的影响;其他条件不变的情况下切削过程中裂纹产生速率随煤体应力增大而减小;切削力峰值与平均值随煤体应力呈线性变化,与理论分析结果一致.