钻孔——劈裂破岩新方法

研究的目的是:提供一种经济合理的方法取代凿岩爆啵法,以同样的能力开挖方位、形状和规格不同的巷道;研制一种有效而适用的在岩体中产生无侧限拉伸破坏的机械开挖设备。研制了一种将凿岩机和特殊劈裂器组配在一起的钻孔-劈裂破碎机。凿岩机和劈裂器安装在一个底盘上,钻孔后立即将劈裂器     

CO2液-气相变膨胀破岩技术

CO_2液-气相变膨胀破岩技术具有鲜明的特点,受到采矿及爆破领域的青睐。当前,该技术的应用已由煤矿拓展至露天非煤矿山。主要介绍了CO_2液-气相变膨胀破岩技术历史沿革、破岩装置、破岩机理、破岩能力等,以供参考。     

超声波强化高速射流破岩新技术

本文介绍了一种超声波强化高速射流破岩新技术。高压水射流技术是上世纪70年代发展起来的一种清洗、切割、除垢、破岩新技术。用超声波来调制连续的高速射流使之产生脉动,可以使高速射流产生的作用力显著增强。本文介绍了这种新技术的原理、结构、应用等。     

钻孔劈裂器破岩技术及其应用

介绍了目前国内外常见的几种用于硬岩开挖的机械式钻孔劈裂器械及其工作原理,并对各种劈裂器械的性能特点进行了评述,简述了劈裂破岩工艺在国外的应用,最后对钻孔劈裂器的发展趋势和研究方向进行了展望.     

高压电脉冲破岩试验装置的研制

高压电脉冲破岩钻进在国际上被认为是一种在深部钻探中具有广阔发展前景的破岩方法,但在国内研究还很少。本文设计制造了一套高压电脉冲破岩试验装置,包含伺服电动缸、控制柜、岩石容器等部件,试验装置配套了Ø60 mm和Ø100 mm的电脉冲钻头,可选择手动或自动加压放电破碎岩石。在放电电压为120 kV、放电频率为1 Hz的条件下进行了红砂岩等岩石的钻进试验,实现了60 mm口径的钻进碎岩。试验结果表明,该装置能满足电脉冲破岩试验的基本要求,可用于电脉冲碎岩室内研究。     

法国高压水射流破岩的研究

法国煤炭研究中心高压水射流研究室对射流破岩进行了较长时间的研究,并将其研究成果应用于露天矿破岩,以及掘进机的破岩,取得了初步成效。一、高压水射流技术高压水射流包括连续水射流、空穴射流、脉冲射流和经过调制的射流等,但后三种射流尚未用于切割岩石。     

高压水射流破岩技术的特点

本文简要介绍高压水射流发生装置的工作原理和设计制造的技术关键。论述了连续射流和脉冲射流的破岩原理。由于射流压力,横移速度和射距对切槽深度有很大影响,在进行高压水射流设备的设计和操作时,应该注意恰当地控制这些参数。高压水射流破岩的比能比机械破岩法大,这是个缺点,但如果把水射流与机械或热力破岩法相结合,就可以化不利为有利,使比能降低。高压水射流的功率密度大,它在单位时间内可以把巨大的能量输送至工作面,具有很高的潜在钻速。又由于水能灭火和除尘,工作环境比较安全和卫生,对工人身体健康也很有利。     

高压气体爆破破煤模型试验研究

在模型试验的基础上，得出有关主气体爆破破煤随最小抵抗线变化的规律，对高压气体爆破参数的研究具有一定的指导意义。     

多孔喷嘴破岩钻孔特性的实验研究

采用自行研制的实验装置研究了孔数和水力参数（冲蚀时间、喷嘴压降、喷距、围压）对多孔喷嘴破岩效果的影响规律。结果表明：喷嘴孔数越多,成孔形状越圆整;破岩效果随着射流压力的增大而呈线性增加;0围压条件下多孔喷嘴存在获得最大破岩体积和孔深的最优喷距约为5～6倍喷嘴当量直径。在围压条件下,多孔喷嘴破岩效果随着围压的增大而大幅下...     

高压电脉冲破岩机理数值模拟研究

高压电脉冲钻井技术目前已成为一种新型高效的岩石破碎方法,同时也是目前钻井提速领域的研究热点。为了推动高压电脉冲的破岩机理研究,建立了单对电极破碎红砂岩的多物理场耦合电击穿二维数值模型,通过电流场、电击穿场和电路场的耦合再现均质红砂岩中等离子体通道的产生,分析了电极倾角、电压、电极间距对岩石电击穿(岩石内部等离子体通道的形成)的影响规律。研究表明：等离子体通道由靠近放电电极顶端局部区域开始萌生,并朝着岩石局部介电强度薄弱处发展;随着加载脉冲电压值的增大,电击穿发生时刻逐步降低,岩石模型的等效失效体积逐渐增大;在保证岩石能被电击穿的前提下,增大电极间距能提高高压电脉冲的破岩效率;放电电极的电极倾角逐步增大的过程中,岩石等效失效体积出现明显的波动,其极值多数出现在电极倾角35°～55°的范围之内。为了进一步推动高压电脉冲破岩的工业化应用,在二维模型基础上构建了红砂岩的多物理场耦合动态电击穿三维数值模型,再现了电极钻头破岩过程中岩石内部破碎坑的状貌;与此同时,选用自主设计的同轴型电脉冲钻头开展了电击穿室内实验,电击穿室内实验结果与仿真实验结果相互印证。     

磨料属性影响高压磨料气体射流破岩效果的理论及实验研究

为明确磨料粒径、密度和速度对磨料气体射流冲蚀率的综合影响规律,采用数值计算方法分析了磨料粒径、磨料密度、气体压力与磨料速度的耦合关系,确定了磨料速度的计算方程;在此基础上,基于弹塑性压痕断裂理论,建立了考虑时间因素的磨料射流冲蚀磨损率的理论计算模型,并利用高压磨料气体射流破岩实验结果对其进行了修正。研究结果表明,在固定气体压力条件下,冲蚀率随磨料粒径、密度的增加先增加后减小;粒径相较于密度对冲蚀率影响更为显著;在气体压力为20 MPa时,常用的磨料种类和粒径中80目石榴石为最优磨料;修正的磨料气体射流冲蚀理论模型数学形式简单,综合考虑了磨料的能量转化效率和磨料的破碎对冲蚀率的影响,与实验结果具有较好的一致性。     

工作面高压注水膨胀破煤的数值模拟

采用数值软件对高压注水膨胀破煤过程进行了数值模拟,分析了高压注水过程中的应力、应变,以及变形的发展及分布情况。对不同注水孔深度及爆破破煤进行了对比模拟,说明高压注水破煤技术的优越性,并探索得到最佳注水孔深。     

公路高边坡开挖二氧化碳膨胀破岩新工艺与应用

基于汕头牛田洋快速通道高边坡环境条件,通过比较二氧化碳孔内充装破岩替代以前二氧化碳孔外充装破岩的工艺特点,采用二氧化碳膨胀破岩新工艺,进行高边坡岩石开挖.根据具体工程特征,优化了二氧化碳破岩技术方案,使用一次性孔内充装致裂管装备,制定适配性爆破参数,选用优化的激发网路,制定针对性安全防护措施和管理要素,实现了良好的破岩效果,为其他类似工程提供了很好的借鉴作用.     

高压气体爆破提高块岩率初探

高压气体爆破可以大幅度的提高块炭率。为尽量清晰阐明其中的力学原理,我们从爆破理论的最基本的问题：应力波和爆生气体在破岩进程中所起的损伤作用以及岩石破碎的机理来对其探讨。     

高压水射流破岩能量耗散与释放机制

从应力-应变角度建立的高压水射流破岩准则,其精确度取决于对屈服应力的表述,由于表达式中不含材料参数,不能精确计算高压水射流破岩参数,而从能量角度建立的岩石强度理论具有更好的适用性和准确性。开展了基于能量耗散和释放机制的高压水射流破岩机理,理论研究了自由射流段速度分布特征,分别计算了等速核区和射流边界层扩展区动能,建立了不同靶距处射流动能计算模型。高压水射流冲击破岩能量表征为冲蚀坑的形成和岩体的体积破坏;射流能量耗散于剪切面的扩展和滑动,储存弹性势能的释放导致岩体的整体体积破坏。根据岩石的统一能量屈服准则,建立了高压水射流破岩能量准则。通过砂岩、灰岩和花岗岩的单轴压缩应力-应变曲线得出3种岩石的材料参数,计算每种岩石的剪切应变能和体积应变能,得出射流破岩临界速度。根据高压水射流冲击破岩实验结果修正了考虑喷嘴流量系数的高压水射流破岩能量准则,该准则能够较为精确的计算射流破岩速度。且岩体的破坏形态证明从能量角度研究破岩机理更为适合。     

新型破岩滚刀高压密封结构设计及应用

竖井钻机破岩滚刀密封寿命已成为钻井法发展的瓶颈,针对现有破岩滚刀的密封结构,分析了钻井法凿井中滚刀密封失效的原因,根据目前钻井法深井作业需求,对破岩滚刀密封结构进行了改进,并进行了新型高压密封结构性能试验,结果表明该结构密封性能良好,符合深井竖井钻进破岩滚刀高压密封性能的要求.     

新型破岩滚刀高压密封结构设计及应用

竖井钻机破岩滚刀密封寿命已成为钻井法发展的瓶颈,针对现有破岩滚刀的密封结构,分析了钻井法凿井中滚刀密封失效的原因,根据目前钻井法深井作业需求,对破岩滚刀密封结构进行了改进,并进行了新型高压密封结构性能试验,结果表明该结构密封性能良好,符合深井竖井钻进破岩滚刀高压密封性能的要求。