基于有限元的钻进参数相互影响机理研究

金属矿山 ›› 2022, Vol. 51 ›› Issue (02): 19-28.

基于有限元的钻进参数相互影响机理研究

毕永升^1,2 谭卓英^1,2 丁宇^1,2

1. 北京科技大学土木与资源工程学院,北京 100083;2. 金属矿山高效开采与安全教育部重点实验室,北京 100083

出版日期:2022-02-15 发布日期:2022-03-17

Online:2022-02-15 Published:2022-03-17

摘要/Abstract

摘要： 在实际的岩土钻进过程中会经常遇到软弱岩土层、破碎带及断层、岩溶、高地应力等不良地质,因此给钻进工程带来一系列问题和灾害。众多文献资料和试验数据证明,此类问题与钻进的运行参数以及岩土的力学参数有着密不可分的关系。由此,本项目以 PDC 复合片钻头为研究对象并进行仿真模拟分析,设置不同的岩体参数以及不同的钻进参数,将在不同条件下所得的作业数据进行分析研究,揭示钻头在不同岩石中钻进参数表现的区别和在不同岩体在相同钻进条件下轴压和扭矩的区别和联系。分析发现岩石性质越好的其 Mises 等效应力就越高;在一定范围内钻头轴压和扭矩均与钻速呈现出正相关的关系,钻压的提高增加了钻齿的切入深度与岩石切削作用,扭矩继而随之增加;在相同钻速条件下转速的提高并没有对轴压产生较明显的影响,扭矩则呈现正相关变化。最后通过 Python 语言建立人工神经网络,经过机器学习对数值模拟数据和实际钻孔数据进行训练,验证利用钻进参数和机器学习的方法来实现对岩石种类的判识具有可实现性,最终结果表明对模拟数据训练预测的准确率达到 90%左右,实际数据的准确率最高达到 78%。

关键词: 钻进参数 , 力学参数 , 数值模拟分析, 神经网络预测

毕永升, 谭卓英, 丁宇. 基于有限元的钻进参数相互影响机理研究[J]. 金属矿山, 2022, 51(02): 19-28.

[1]	彭建宇, 李嘉强, 张凤鹏, 杜川. 高压脉冲作用下岩石的击穿特性与物理力学参数关系试验研究[J]. 金属矿山, 2023, 52(03): 100-105.
[2]	胡斌, 汤琦, 李京, 丁静, 刘霁. 基于 RF-PSO 混合算法的边坡软弱夹层力学参数反演应用研究[J]. 金属矿山, 2022, 51(06): 167-172.
[3]	郭鹏飞, 李志康, 彭岩岩, 张海江. 基于SHPB试验的多尺寸大理岩动态力学性能研究[J]. 金属矿山, 2022, 51(05): 86-94.
[4]	杨意德, 杨天鸿, 刘洋, 邓文学, 李华, 田益琳, 叶会师. 司家营研山铁矿采场三维边坡稳定性数值模拟及协同监测分析[J]. 金属矿山, 2022, 51(04): 214-221.
[5]	汪小平, 寇永渊, 郭赟林, 康陇平, 王鑫, 马苏龙. 金川二矿区1#矿体上盘贫矿开采对14行回风井的稳定性影响研究[J]. 金属矿山, 2021, 50(06): 165-171.
[6]	李沛, 刘建远, 赵瑞超, 梁博文, 王绍维. 批次球磨产品的粒度分布预测[J]. 金属矿山, 2018, 47(11): 98-102.
[7]	郭子培, 张聪瑞, 彭家斌, 褚衍玉, 吴迪, 陈仁敏. 萨热克铜矿采场爆破对相邻采场的影响[J]. 金属矿山, 2017, 46(06): 34-40.
[8]	甘德清, 李嘉惠, 陈超, 刘志义. 倾斜极厚矿体回采方案设计研究[J]. 金属矿山, 2016, 45(10): 15-20.
[9]	邓文学, 杨天鸿, 南世卿, 宋彬彬. 司家营铁矿东帮边坡岩体力学参数确定及稳定性分析[J]. 金属矿山, 2016, 45(03): 15-19.
[10]	刘德峰, 王锐涛, 耿亚东, 刘伟. 基于Hoek-Brown准则的数值模拟计算参数的研究[J]. 金属矿山, 2013, 42(10): 43-46+71.
[11]	牛连超, 高永涛, 高斌. 某露天矿边坡岩体力学参数反演及稳定性分析[J]. 金属矿山, 2011, 40(03): 140-143+153.
[12]	孙世国, 范才兵, 李占科, 鲁海, 阚生雷. 厚软山坡基底排土场堆排过程中应力场演变规律[J]. 金属矿山, 2010, 39(08): 36-38.
[13]	韩磊, 舒继森, 钱德雨, 吕金星, 舒应秋. 基于随机-模糊理论的岩体力学参数优化[J]. 金属矿山, 2010, 39(05): 38-42.
[14]	韩现民, 李晓, 孙喜书. GSI在节理化岩体力学参数评价中的应用[J]. 金属矿山, 2009, 39(01): 25-29.
[15]	邱景平, 邢军, 孙晓刚, 宋战平. 云锡松矿10-6矿体试验采场围岩物理力学参数研究[J]. 金属矿山, 2008, 38(12): 21-23+50.

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