冲击回转钻进的碎岩特点和效果

前言一九八○年以来,液动冲击回转钻进在我国发展迅速,有500多个机台使用,至一九八五年止钻进总进尺达45万米,直接经济效益达500多万元。近年来,在我国又发展了绳索取心冲击回转钻进,把绳索取心钻进和冲击回转钻进的优点综合起来,成为当今一种先进的钻进方法。它即能提高纯钻时间,又能提高碎岩效率、回次进尺和予防孔斜。为了正确使用该先进方法,以获得显著的经济效益,本文着重介绍冲击回转钻进的碎岩特点。     

冲击回转碎岩机理试验研究

在模拟孔底冲击回转钻进条件的试验台上,对岩石的冲击回转碎岩机理进行了试验研究,提出了大直径潜孔钻头的合理布齿及钻进参数选择依据.     

热机碎岩新技术

热机碎岩目前在我国尚属于一项新技术。介绍了热机碎岩工艺在国内外的发展状况，分析其碎岩机理及提高钻效的原因，对热机碎岩的前景及目前尚须完善之处做了进一步阐述。     

水射流切削碎岩技术

水射流虽是很细的喷流，但是，单位面积上的加工能量却是极大的，在水射流中加入相应的磨料，形成水喷砂流，则喷砂切削碎岩的实用性就更强了。     

气动潜孔锤球齿碎岩机理研究

气动潜孔锤钻进技术作为一种高效钻进手段已普遍应用于各种工程孔钻进,为进一步促进该项技术的发展,深入研究潜孔锤球齿碎岩机理,是十分必要的。球齿碎岩过程是一个动态、非线性破坏过程,常规实验手段不能反映岩石内部应力变化和破坏过程。利用软件ANSYS／LS—DYNA对球齿冲击碎岩过程进行模拟仿真,并总结球齿碎岩机理,为设计潜孔锤钻头,优化钻进参数提供理论基础。由此机理指导设计的贯通式潜孔锤钻头在生产试验中取得良好的钻进效果。     

热能-机械碎岩机理及其应用

通过对高温下岩百力学性质变化现津的试验研究及结果分析，证明了热能-机械碎岩的可行性，并对其碎岩机理和应用前景进行了探讨。     

煤矿井下硬岩气动冲击回转钻进技术与装备

针对煤矿井下穿层钻孔钻遇硬岩时钻进效率降低,PDC钻头磨损快、进尺少,影响矿井生产接替等问题,提出了“三专两配套”技术方案,即采用专用钻机、专用空压机、专用管路、配套高效气动冲击器、配套专业化钻孔施工机组。通过改善钻机与工艺的匹配性,提升空压机工作能力,发挥气动冲击器最优工作性能,保障整套技术方案的高效实施,形成了一套完整的煤矿井下硬岩气动冲击回转钻进技术与装备。在淮南潘三矿2121(1)运顺瓦斯治理巷的现场试验结果表明,在含有坚固性系数超过11的石英砂岩坚硬地层中,考察的11个完整钻孔的单孔硬岩段平均机械钻速为15.94 m/h,与采用该技术方案之前的8.48 m/h提高了88%。     

非常规碎岩技术的研究进展

论述了非常规碎岩方法——热熔岩法、热机碎岩法和脉冲放电碎岩法的碎岩机理、碎岩工具以及工艺等技术的国内外研究取得的成果。国内的热熔岩技术研究在热熔器结构上取得突破,处于国际先进水平。热机钻进产生的温度能达到岩石的最佳热破碎温度,说明工艺是可行的。脉冲放电碎岩法在小直径钻孔中的试验,表明了其比常规碎岩法具有非常低的能量消耗。     

牙轮钻头动静耦合碎岩机理及旋挖成桩应用

总结了在不同高温状态下冷却、不同加载速率及随机裂隙发育状态下花岗岩动态抗拉力学特性的变化规律;结合牙轮钻头孔底碎岩过程,分析了动静载荷耦合作用下岩石破碎的载荷-侵深特性曲线,认为动、静载荷耦合作用的加载点（即动载的施加点）应是在静载处于卸载阶段;并根据加载能量大小讨论了不同动静耦合工况下产生的岩石破裂深度及破碎体积,表明通过一定范围内增大静载荷及冲击力、预加静压对岩石进行预应力损伤、加载-卸载-加载的破碎循环模式,有利于高效碎岩及裂纹的发育。嵌岩桩基础工程实践表明,通过改造牙轮钻头等钻具结构形式及布齿方式,利用动静耦合加载方式及对钻头冷却处理,可实现牙轮钻头在微风化花岗岩高效钻进的目的,为牙轮钻头的旋挖钻进成桩应用提供了重要的技术支撑。     

绳索取心冲击回转钻具在煤田硬岩地层钻进中的应用

对比同一煤矿区的硬岩层钻进效果可以看出,绳索取心冲击回转钻具的时效是普通绳索取心钻具的1.8倍,有效地解决了金刚石钻头"打滑"的问题.     

基岩破碎带围岩与井壁共同作用机理研究

对基岩破碎带围岩和井壁共同作用理论进行分析,并对副井的施工过程、井壁受力状况进行信息化监测。通过信息反馈,做到提前分析预测,及时了解井壁的安全状况;并通过井壁混凝土的温度监测,了解井壁的温度变化规律,以确保该井筒安全、高效、快速的建设。     

松软破碎岩体中巷道支护的探讨

在松软破碎岩体中开掘巷道,由于地压大,围岩强度低,稳定性差,给掘进和支护增加了难度,常常发生巷道严重变形、破坏,需要反复翻修的情况,既耗费人力、物力和财力,又严重地影响矿井建设和正常生产。特别是近些年来,随着勘探技术和采煤技术的发展,采场正在逐渐向井下深部延深,而越往矿井深部地压越大,围岩越难维护。     

松动圈测试在巷道支护设计中的应用

阐述了巷道围岩类别是影响巷道支护参数选择的主要因素，而松动圈的测试是评价围岩类别的可方依据，介绍了松动圈的测定及巷道支护参数选择原则。     

深竖井破碎岩层围岩应力分析模型探讨

岩层的层理性结构使其力学特征具有各向异性,而节理裂隙发育的破碎岩层,其具有更明显的各向异性。深竖井井壁围岩应力高,易发生破坏。与均质各向同性岩层不同,破碎岩层井壁围岩的稳定性主要取决于结构面的抗滑能力。这类岩层的自稳能力差,当围岩应力超过单元体结构面强度时,围岩便失稳垮塌。鉴于岩层本身、环境及施工等因素的影响,破碎岩层的围岩应力复杂多变,如何快速而相对准确地确定破碎岩层的围岩应力即成为井筒支护的关键环节。从破碎岩层的成因出发,分别给出破碎岩层、断层、软弱夹层的围岩应力的分析模型,对深竖井破碎岩层段井筒支护的合理设计具有较为重要的指导作用。     

围岩松动圈影响因素的数值模拟

采用大型计算软件ANSYS, 对矩形巷道的围岩松动圈进行数值计算, 得出松动圈与其影响因素之间的定性及定量关系。指出地应力和围岩强度是松动圈的主要影响因素;虽然巷道跨度对松动圈影响较小, 但实际工作中它的影响仍不能忽略不计。     

强力锚杆锚索支护技术在破碎围岩巷道中的应用

通过强力锚杆、锚索支护技术在破碎围岩巷道中的应用,总结破碎围岩巷道破坏的主要原因及防治原则,针对此类型巷道的特点提出了破碎围岩巷道支护设计的思路,通过现场实践和理论分析,得出该支护设计可以有效控制围岩变形,确保巷道支护效果,为锚杆、锚索支护技术在煤矿破碎围岩巷道中的推广提供了实践依据。     

浅谈松动圈测试与巷道支护设计

巷道围岩类型是影响巷道支护参数选择的主要因素,松动圈测试是评价围岩类型的可靠依据,文章介绍了松动圈的测定和巷道支护参数选择原则,并应用围岩松动圈理论优化了陶二矿巷道支护设计。     

破碎岩石渗流特性及其应用研究

根据采空区岩石的特征,制配破碎岩石岩样,利用MTS815.02岩石力学伺服试验系统及渗透仪完成了破碎岩石的渗流试验,利用1stOpt(First Optimization)软件分别对渗透率和非达西流因子与孔隙率、粒径的关系进行了二元统计分析,分别给出了三者之间的关系式。研究表明,渗透率与孔隙率呈幂次关系,相同孔隙率下,渗透率受粒径影响。根据采空区孔隙率分布情况和试验结果,推出采空区渗透率和非达西流因子的表达式,用VB编程并利用Tecplot9.0软件对数据进行处理,给出了采空区渗透率和非达西流因子的分布图。这对采空区漏风及自燃发火的防治研究具有重要的意义。     

杨村煤矿风化破碎带成因分析及造孔施工技术

针对杨村煤矿地质条件复杂,有近百米的风化带,地层裂隙发育,破碎严重,成孔困难,塌孔严重的问题,为了探明强风化带的形成原因和结构特点,保证钻孔顺利通过该段地层,顺利完成注浆堵水施工,从地质构造作用及断层分析的角度入手,着重对穿过杨村煤矿工业广场内的DF30、DF33、SF40三条断层进行考察,综合分析了其基岩风化破碎带的成因,同时结合地面预注浆工程注浆孔造孔施工中出现的问题,采取穿越风化破碎带的施工措施,确保了注浆施工顺利进行。     

松软破碎带巷道围岩变形控制研究

通过对朱仙庄矿Ⅱ5行人上山破碎带软岩巷道变形破坏特征的分析,指出巷道失稳变形剧烈的原因在于普通的U型钢可缩支架较低的工作阻力不能很好地阻止围岩进入失稳蠕变阶段。根据二次支护原理,提出采用超高强度型钢支架来控制围岩的这种流变特性。