模拟深井条件下的牙轮钻头单齿破岩试验

利用深井破岩试验装置，模拟了不同井深（０～５ｋｍ）压力条件下对泥岩进行牙轮钻头单齿破岩试验，试验结果得出：随着井深（围压）的增加，岩石硬度增加，破碎岩石的力增加，岩石破碎体积减小，岩石破碎功增加，这是机械钻速低的根本原因，因此必须解决深井条件下的牙轮钻头齿形和布齿方式，以适应深井地层的钻进，达到提高机械钻速的目的。     

围压条件下的牙轮钻头单齿破岩室内试验研究

利用深井破岩试验装置模拟了不同井深（０～５０００ｍ）压力条件对泥岩进行了牙轮钻头单齿破岩试验，试验结果得出：随着井深（围压）的增加，破碎岩石的力增加，岩石破碎体积减小，岩石破碎功增加，这是机械钻速低的根本原因，因此必须解决深井条件下的牙轮钻头齿形和布齿方式，以适应深井地层的钻进，达到提高机械钻速的目的。     

模拟深井条件下的PDC钻头破岩试验研究

利用深井破岩试验装置模拟不同井深（0～5km）压力条件下对泥岩进行了PDC钻头破岩试验，试验结果表明：随着井深（围压）的增加，岩石强度增加，破碎岩石的切削力增加，同时，PDC钻头齿形和结构对破岩效率影响较大，因此必须按深井条件和岩石特点进行PDC钻头齿形和结构设计，以达到提高机械钻速的目的。     

竖井掘进机SBR镐型截齿破岩载荷及比能研究

在竖井施工中,截削式掘进机主要靠安装在截割滚筒上的截齿进行破岩,截齿破岩性能的好坏直接决定了掘进机性能的优劣。文章利用有限元方法对单把截齿截割破岩过程进行模拟,分析了截齿在关键参数截割厚度、截割角、齿尖锥角和截割速度下破岩载荷的变化规律;基于正交试验方法,研究此4个关键参数对截齿破岩比能的影响,通过对试验结果进行直观分析和方差分析,得到截齿破岩比能影响因素的主次顺序和截齿破岩参数的最优配置。     

煤矿反井钻机滚刀破岩模拟试验台设计研究

为研究滚刀破岩机理和岩石可钻性与滚刀破岩的效果,研制了煤矿反井钻机滚刀破岩模拟试验台.该试验台能够实现滚刀直线方向运动下破岩过程的模拟,研究滚刀刀齿截距、法向压力、滚刀运转速度以及不同类型、型号的滚刀对破岩效果的影响.滚刀破岩模拟试验台采用液压伺服系统,可根据程序以及预先设置好的数据自动调整试验参数;利用高速摄像机拍摄滚刀破岩过程的具体细节;通过岩渣筛分得到岩石破碎过程中实际消耗的能量值,实现试验过程的可视化和智能化.试验运行证明,该机符合进行反井钻机滚刀破岩试验的要求.     

牙轮钻齿齿形的研究

等强度形齿与普通球齿所作的对比试验表明,等强度形齿能增加破岩体积,降低功比耗和减小所需的临界钻压。用等强度形齿设计的X64—250型牙轮钻头与X74—250型普通球形齿钻头比较,钻速提高20～30％,钻头寿命增加70％以上。在中硬以下的软矿岩中楔形齿又比等强度形齿所需临界钻压小,具有更好的破岩效果。     

PDC钻头切削齿切削角度对破岩效果影响规律的研究

利用有限元数值模拟方法,研究石油钻井PDC钻头破岩过程中切削齿与岩石相互作用的规律,分析PDC钻头切削齿切削角度与破岩效果的关系,以优化切削齿的切削角度。通过数值模拟分析,得到了在不同岩性中切削齿切削角度与破岩体积、破碎比功之间的关系。     

基于ABAQUS的气动潜孔锤球齿碎岩及布齿优化

为提高坚硬地层大直径潜孔锤的破岩效率与使用寿命,运用ABAQUS软件建立了球齿碎岩仿真模型,对比分析?18 mm球齿在不同钻进参数下冲击切削碎岩过程中的破碎比功、侵入深度、破碎范围与应力影响范围等曲线,优选钻进参数和布齿。分析结果表明：当钻压为1.2 kN、冲击功为30 J时,对岩石的破碎效率较高,球齿入岩的位移可达0.67 mm,并对岩石进行应力界限划分,得出应力影响范围为43.4 mm;通过双齿冲击切削模拟确定了较为优秀的圈距与间距：圈距取47.4 mm,间距取43.4～51.4 mm;考虑到球齿的磨损,利用圈距与间距对?711 mm大直径潜孔锤进行了优化布齿。     

反井钻机球形镶齿滚刀破岩数值分析

利用有限元软件,建立球形镶齿滚刀三维数值模型,分析了滚刀破岩原理、岩石应力和滚刀受力情况,研究了刀齿间距和刀齿排距对滚刀破岩效果的影响,得到了滚刀结构参数与岩石破碎特性的规律。数值模拟结果表明:1滚刀破岩力具有明显的阶跃特征,从而证实了岩石的跃进破碎特性。2刀齿间距较大时,破岩比能变化较小;破岩比能总体随刀齿间距的减小而减小。3破岩比能随刀齿排距的增加,先减小,后增大。在35~45mm范围内,球形镶齿滚刀排距存在1个最佳值。     

基于PFC2D的单齿直线切削破岩过程分析

在石油钻井、隧道开挖等领域经常遇到关于岩石切削的问题,岩石切削问题的研究成为提高机械开采效率的重要突破口。针对钻井过程中锥形齿切削岩石的塑-脆性破碎机理这一科学问题,以提高钻进效率为最终目的,通过实验测试岩石力学参数和离散单元法（PFC2D）建立了锥形齿平行切削岩石的数值模拟,研究岩石切削过程中在不同切削深度下的切削形貌、切削力、破岩比功等。结果表明：（1）岩屑先产生宏观剪切裂纹形成半脱落岩屑,后于薄弱处发生张拉失效导致岩屑弹出,并且在切削深度较浅时产生小尺寸岩屑,在切削深度较深时产生大尺寸岩屑。（2）研究了不同切削深度下产生岩屑时的切削峰值力,发现与Nishimatsu的峰值力模型更加符合,与切削深度呈线性增长的趋势。（3）切削力的峰值基本对应裂纹的激增,随着切削深度的增加裂纹图中台阶数会随之减少;破岩比功与切削深度在一定范围内呈正相关,并可以根据的关系图将切削过程划分出塑性破坏阶段、小碎屑阶段、脆性破坏3个阶段。     

新型岩石力学测试系统及应用领域

介绍了ＴｅｒｅａＴｅｋ系统的组成和其主要功能，并针对石油工程和钻探领域应用岩石力学参数领域作了阐述。     

Determining the weathering characteristics of a waste dump with field tests

Prediction of the relative rates of acid generation and neutralization is required to determine if and when acidic drainage will occur for mining waste. Results of laboratory kinetic tests are routinely used to predict the long-term weathering rates of a waste dump. More specifically, an estimate of the ‘time to acidity’ (lag time) is needed to predict if exposed waste rock will become acidic before underwater disposal. A meaningful prediction requires consideration of the differences between the conditions in the laboratory and an actual waste dump. Field tests, which are less commonly conducted, provide site-specific weathering conditions but return results that are difficult to interpret. The results from field tests were compared to those obtained from laboratory kinetic tests. The field rates of weathering were determined to be an order of magnitude greater than the adjusted laboratory results, which were corrected for both surface area and temperature. The difference between the field and laboratory weathering rates is believed to be caused by inadequate hydrogeological assumptions and deficiencies in the experimental protocols. Insights were gained into building and operating kinetic field tests, interpreting results and understanding the limitations and advantages of field test data for prediction purposes. Field test data were found to be very useful for predicting depletion rates of neutralization potential and for validating sulphide oxidation rates obtained from laboratory tests.     

基于钻孔超声波成像测试技术的岩体完整性分析

钻孔超声波成像测试技术能够提取工程勘察钻孔中岩层产状信息并提供钻孔岩层三维信息图。在某工业园区的工程勘察中,完成了多个钻孔的超声波成像测井,以其中的一个钻孔为例,研究分析了钻孔超声波成像测试获取的结构面倾角、倾向和节理方位频率图等。结果表明:钻孔超声波成像测试技术可以对钻孔所揭露的岩体完整性进行定量分析,为区域稳定分析、工程岩体质量分级及工程设计提供重要基础数据,对提高工程勘察质量具有重要意义。     

杜儿坪矿地质力学测试与分析

针对杜儿坪矿巷道支护基础参数不足的问题,采用了井下单孔、多参数、耦合地质力学原位快速测试方法对杜儿坪矿2#煤和3#煤进行了巷道围岩地质力学测试。测试内容包括:地应力、围岩强度和围岩结构的观测,初步掌握了杜儿坪矿2#煤和3#煤地应力分布的基本规律,以及巷道围岩强度和围岩结构的基本特征,从而为巷道布置及支护设计提供了基础数据。     

爆破对软岩巷道松动范围影响的测试与分析

针对巷道掘进爆破施工药量日益增大,促进了岩体内裂隙的扩展,使巷道围岩松动圈增大。根据现场施工实际,对爆破前后围岩的松动圈半径进行测试,分析了巷道掘进爆破施工对巷道松动范围扩展的影响。分析结果表明:研究巷道稳定后的松动圈半径在1.8 m左右,其中爆破振动的影响约占10%,爆破动载对松动圈影响的范围在25～30 m;通过调整支护参数,增加锚杆长度,提高了支护的安全可靠性。最后从爆破参数和装药结构2个方面提出了降低巷道掘进爆破动载强度的措施。     

商河油田商四区沙三中火成岩裂缝研究

对商河油田商四区沙三中火成岩裂缝体系进行了分析研究,利用岩石物理测试系统,对不同尺度裂缝与纵波的振幅、速度和主频等参数间的关系进行了理论测试研究.引入图像处理中的多尺度边缘检测等技术,结合三维地震资料的特点,利用相邻地震道之间的相异性进行裂缝预测,描述和刻画地下空间某一区域的裂缝和孔洞的展布形态.     

刃具斜切入破岩的试验与研究

介绍了刃具斜切入破岩的试验装置及试验结果，推导出了跃进载荷的计算公式，并对试验结果进行了理论分析，探讨了影响刃具侵入岩石难易的因素和影响破岩比功大小的因素。     

全长锚固锚杆早期锚固质量无损检测技术

借鉴桩基检测原理,通过理论分析和实验研究,证明了锚杆锚固体中固结波速确实会发生变化,其变化范围介于激发应力波在自由锚杆杆体中的传播速度和应力波在锚固介质中的传播速度之间,其值大小与锚杆、锚固介质及围岩的黏结强度有关.养护初期（＜14 d ）,随着养护时间的增加,固结波速逐渐减小.当养护时间达到一定值（约14 d）后,随着养护时间的增加,固结波速逐渐增大,并最终趋于定值.同时给出了固结波速和锚固质量的定性关系.     

液压凿岩机回转性能测试系统的研究

在对液压凿岩机回转性能参数进行理论分析的基础上,依据国家标准的要求,建立了液压凿岩机回转性能测试系统,并对某型号液压凿岩机进行了回转性能测试试验,试验结果表明:本测试系统可完全满足液压凿岩机回转性能测试的需要,方便技术人员对液压凿岩机回转机构进行性能评价和提供改进依据,对提高液压凿岩技术具有重要意义。     

Evaluating waste rock mineralogy and microtexture during kinetic testing for improved acid rock drainage prediction

This study integrates detailed mineralogical and microtextural analyses of waste rock with the results of standard kinetic test procedures to identify the mineralogical changes that influence leachate chemistry over time. The integration of mineralogy and texture provides the opportunity for improved mine waste management strategies and acid rock drainage (ARD) prediction.Waste rock material from an abandoned gold mine in northern Queensland, Australia, was subjected to column leach kinetic testing over a 30 week period. The column feed comprised of a range of waste rock lithologies (porphyritic rhyolite, massive arsenopyrite, massive pyrite ± galena, and semi-massive polysulphide). In total, 12 individual columns were established to represent six lithologies prepared to two different size fractions (−10 mm and −4 mm). The mineralogy and microtextural characteristics of the column feed material was defined using quantitative X-ray diffractometry (QXRD), scanning electron microscopy and laser ablation (LA-ICPMS) at the start of kinetic tests, and at 5 week intervals during the length of the tests. These data were directly correlated with leachate chemistry (i.e., pH, SO₄ and select elements).Results of this study indicated that sulphide oxidation was strongly influenced by the morphology of sulphide minerals, their trace element contents, the presence of mineral micro-inclusions and galvanic interactions with other sulphide minerals. Waste rock with abundant arsenopyrite was consistently the most acid forming, and oxidised to scorodite (enriched in Zn, Pb and Cu). Pyrite was commonly As-rich as indicated by LA-ICPMS mapping. QXRD results indicated that the abundance of rhomboclase, jarosite, alunite and hydrous ferric oxides increased over time. Galena weathered rapidly to porous anglesite, particularly when in direct physical contact with pyrite. Sphalerite contents decreased consistently over the 30 weeks implying its oxidation, however few reaction products were directly observed. By week 30, the −4 mm fraction material generated lower pH leachate, higher mass release of elements and sulphate for the majority of samples. This indicates that the particle size used in kinetic tests can exert a significant control on leachate chemistry, especially in the absence of abundant neutralising minerals. This contribution demonstrates the value of integrating mineralogy and microtextural analyses during kinetic testwork to improve the interpretation of sulphide oxidation for better prediction of ARD.