【摘要】：能源是人類生存與發(fā)展的重要物質(zhì)基礎(chǔ),是影響經(jīng)濟(jì)持續(xù)、快速發(fā)展的重要因素,是現(xiàn)今社會矚目的焦點(diǎn)。隨著世界經(jīng)濟(jì)的飛速發(fā)展,能源需求與日俱增,常規(guī)油氣資源儲量越來越少。油頁巖作為非常規(guī)能源,資源儲量巨大,超過世界石油可采儲量的一半以上。我國油頁巖資源僅次于美國,開發(fā)利用前景廣闊,當(dāng)前油頁巖開采的主要方式為露天開采和地下巷道開采,大體上講現(xiàn)有的油頁巖開采方式建設(shè)周期長、開采成本高,對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。鉆孔水力開采技術(shù)利用穿越礦層的鉆孔及配套鉆具實(shí)現(xiàn)礦石的開采,無地下人工作業(yè),安全性提高,同時(shí),礦區(qū)建設(shè)周期短,對礦區(qū)生態(tài)環(huán)境的影響小,特別是薄礦層及低品位礦藏開采優(yōu)勢巨大。鉆孔水力開采利用孔內(nèi)鉆具產(chǎn)生的高壓水射流破碎孔壁礦石,鉆具開采半徑是影響鉆孔水力開采成本的關(guān)鍵因素。傳統(tǒng)水力開采鉆具高壓噴嘴位置相對固定,受高壓水射流碎巖能力限制,開采半徑較小,造成水力開采前期準(zhǔn)備工作量大、成本高等問題�；诖�,需要對可伸縮式水力開采鉆具進(jìn)行深入的研究。本文通過分析高壓水射流技術(shù)參數(shù)、礦漿提升需求、鉆具設(shè)計(jì)要求及工作環(huán)境,設(shè)計(jì)研制可伸縮水力開采鉆具,對加工完成的鉆具進(jìn)行可靠性試驗(yàn)驗(yàn)證工作,為鉆孔水力開采技術(shù)的推廣應(yīng)用提供重要的支撐。論文主要研究內(nèi)容及得到的結(jié)論如下:1.通過分析曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、棘爪齒條機(jī)構(gòu)的工作原理及特性,提出了以棘爪齒條為伸縮控制機(jī)構(gòu)的可伸縮水力開采鉆具設(shè)計(jì)方案,并運(yùn)用Auto CAD和Solid Works建立鉆具模型。2.分析鉆孔水力開采鉆具的結(jié)構(gòu)特征,通過理論計(jì)算與仿真分析確定鉆具各部件結(jié)構(gòu)尺寸,對鉆具中的水槍臂收放機(jī)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì),設(shè)計(jì)水槍臂張開角度滿足實(shí)際工況,通過計(jì)算最終確認(rèn)工作半徑,通過力學(xué)計(jì)算設(shè)計(jì)確認(rèn)水槍臂在最大工作半徑時(shí)整體的受力情況,同時(shí)在極限位置校核水槍臂的受力是否滿足變形量要求。對棘爪自鎖機(jī)構(gòu)進(jìn)行了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),從材料,機(jī)械工作原理,生產(chǎn)加工方面逐一進(jìn)行分析計(jì)算,同時(shí)設(shè)計(jì)棘爪解鎖機(jī)構(gòu),使棘爪機(jī)構(gòu)能夠更真實(shí)的滿足實(shí)際工作需要,切合實(shí)際使用。最后對水流通道與整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析與設(shè)計(jì),通過設(shè)計(jì)導(dǎo)向桿與排渣管形成三角形結(jié)構(gòu)從而在強(qiáng)度與穩(wěn)定性上得到加強(qiáng),使滑塊組件能夠更穩(wěn)定的工作。通過最終計(jì)算校核滿足鉆具的實(shí)際使用,同時(shí)校核曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的可行性與可靠性。在以上研究成果的基礎(chǔ)上,完成了零件加工圖紙及整體裝配圖紙的繪制。3.根據(jù)設(shè)計(jì)要求編制鉆具的試驗(yàn)方案,對加工完成的可伸縮水力開采鉆具進(jìn)行野外試驗(yàn),主要測試鉆具的伸縮、定位、解鎖及高壓水流通道密封等性能,結(jié)果表明可伸縮水力開采鉆具噴嘴徑向伸出距離可達(dá)3m,各機(jī)構(gòu)能夠安全可靠的工作,有效完成伸縮、定位及到位解鎖工作,高壓水流通道在10Mpa壓力下未發(fā)生泄漏。
【學(xué)位授予單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號】：TE92
【圖文】：

我國油頁巖資源分布圖

圖 1.4 鉆孔水力開采示意圖開采技術(shù)最早出現(xiàn)在上世紀(jì)初的歐美地區(qū)，多用于固體礦物的發(fā)展至今，前南斯拉夫、津巴布韋、哈薩克斯坦、美國、英國等多個(gè)國家都積極開發(fā)鉆孔水力采礦技術(shù)，將其運(yùn)用于鐵礦、黏土礦、石英砂、砂巖等礦產(chǎn)的開采，長時(shí)間的試驗(yàn)和生產(chǎn)過

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號：2715180