煤炭科学技术

作者：高明忠, 李加华, 郝海春, 谢晶, 李元如, 周浪, 高政, 吴岩, 季冰, 王智鹏, 周雪敏,

关键词：月球采样, 钻头选型, 钻进规程, 钻进力载, 取芯率,

月球矿产资源开发利用是化解地球能源危机的重要突破口。钻进取芯作为月基剖面样品采集的有效手段，是精准探明月球资源禀赋特征的关键前提。受月球极端环境、钻采能源动力、地层剖面复杂等限制，当前月基钻取仍存在“钻不深”的技术瓶颈。为突破低功耗条件下月基大深度样品采集难点，团队提出了绳系式自掘进钻进取芯方案，基于团队自主研制的绳系式自掘进钻进取芯机器人，开展了5 m深度拟实月壤钻进取芯试验，揭示了拟实月壤自掘进钻取过程中的取芯、排屑运移规律，验证了钻进方案的可行性。针对月基苛刻工况，本文探明了不同钻头构型钻进力载演化规律，优选了适配的取芯钻头构型与钻进规程参数。试验结果表明：① 拟实月壤绳系式自掘进钻进取芯过程中，转矩在4 N·m 范围内，钻杆排屑良好，能够有效获取壤芯样品；钻孔窥视显示，孔壁稳定性好，未随时间推移产生明显变化；② 针对孤石、探头石钻进工况，复合片钻头相较于金刚石钻头，钻进力载显著降低，而钻进速度明显提升，展现出更优异的钻取综合性能。③ 针对拟实月壤，转速增加可有效降低钻进力载，而取芯率随转速增加呈先降后升趋势；相同进转比条件下，进尺速度与转速越大，其钻进力载与取芯率显著增加，这意味着钻进参数选取时需要兼顾取芯率与钻进力载的平衡。本研究可为我国未来月球无人深钻采样探测提供参考。

来源：2026年第1期

《煤炭科学技术》期刊编辑部

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