岩石冲击凿入试验研究

冲击凿入试验对于研究快速交变载荷作用下岩石的变化过程十分重要。这一点在通常的试验机上很难实现。岩石的力－凿深曲线与凿入时岩石的破碎特性密切相关。大量的实验研究结果表明，冲击凿入岩石的力－凿深曲线斜率比静压凿入的为大；至于二者的定量关系，各学者之间的研究结果存在较大差异。本文所介绍的冲击凿入试验系统包括打击锤（即活塞）及带球齿钎头的柱型钎杆。应力波由一对半导体应变片测定，并据此计算凿入力及凿深。在９     

对岩石凿入力-凿深曲线的测定和分析

对七种岩石作了凿入力和凿深关系的测定。测定的数据直接进入微机,处理后打印出结果来。测定结果表明,钎刃下方已产生裂隙的岩石仍具有一定的承载能力,这使得凿入力-凿深曲线下降部分往往出现负斜率。从凿入破碎机制及凿入方程对曲线作了分析,从而改进了对凿入端边界条件的认识。文中还给出了被测定岩石的侵入强度和凿入力-凿深模型的有关数据。     

“直接冲击”凿入分析

通过钎杆和球锤直接冲击（凿入）岩石的试验，测定出凿入力波形及凿碎比功。以这种直接冲击的凿碎系统进行凿入分析可以简化其过程。在对这种直接冲击的凿碎系统分析后，得出直接冲击岩石的凿岩效率较高的结论，并给出了最佳入射波形的基本概念。     

岩石凿入过程的随机分析

实际凿入过程受多种随机因素的影响,单一的确定性描述不可能对其作出精确的解释。对凿岩状态下的钴杆应力波进行连续采样测定的结果表明,实际凿入过程具有较大的不确定性,可以认为是一随机过程。本文用随机分析方法研究了应力波,凿入力,凿深,凿入系数和凿入效率的分布特性,并建立了岩石的力-凿深特性随机方程。     

冲锤直接冲击凿入岩石的动力学研究

研究了冲锤直接撞击凿岩的动力学特性,并运用能量守恒原理分析了在这种撞击下的凿入效率。当冲锤具有足够大的截面面积时,即可获得接近于1的凿入效率。因此,这是一种新的基于这种撞击特征的岩石凿入系数的测量方法。     

用微型凿测器测定岩石的可钻性

本文介绍了一种新型的岩石可钻性测定仪器－ＷＺ－１型电动微型凿测器。在提出该微型凿测器工作原理的基础上，用实验方法确定了工作参数，给出了岩石可钻性的测定方法与分级方案。实验结果和分级实测表明，该模型凿测器在可靠性，稳定性和冲击功三方面均满足分级的要求，为岩石可钻性分级方法的进一步推广提供了一种新型测定仪器。     

利用能量效率概念优化冲击凿岩系统

瑞典桑德威克岩石工具公司设计了一种称之为CASE的计算机辅助效率模拟程序。它与可确定钻头在给定岩石中性能的凿力一凿深试验相结合，能模拟实际凿岩过程和计算凿岩系统的效率，从而可代化钻具的选择。由桑德威克研究所开发的计算机辅助效率模拟程序经现场试验已证明是有用的，可在便携式计算机上运行，能直接在矿山凿岩工作面确定最优凿岩效率和进行设备选择。出发点是确定冲击凿岩中岩石的钻进特性。桑德威克公司所用的方法是凿力一凿深试验法。将钻头冲压岩石试块，记录施加的力和钻进深度，绘制出实际的和理想的曲线．理想曲线用于含…     

凿槽爆破实践

结合在徐家山1330水平上盘进行#岩石固定倒装站凿槽爆破,总结了CM351型钻机在小孔径预裂爆破中适宜的爆破参数和装药结构,对以后类似工程的施工积累了宝贵的经验.     

用新传感器对岩石的凿入力凿深关系的实验研究

本文介绍了光栅测位移的原理与方法，对此方法获得的凿入力凿深关系进行了讨论与分析，并与用两点测应变再计算的凿入力凿深关系进行了对比。     

撞击凿入系统应力的微机程序

给出的微机程序可以用来计算凿岩机，冲击器或其他撞击凿入系统的构件应力波形，同时给出了撞击凿入效率，程序用模块写成，易读易改。     

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。     

浸入式侧吹气流在熔池中的穿透行为

利用摄像和量纲分析的方法研究了渣罐水模型中浸入式侧吹气体的最大穿透行为,从而为提高气液间的反应速率及氧枪的布局等问题提供参考.研究表明,当喷枪直径一定时,气体的最大穿透深度随气流动量通量的增加而增大,当动量通量相同时,液体的黏度越大,气体的最大穿透深度越小.气体无量纲穿透深度的经验数学表达式计算结果与实测气体穿透深度基本相符.     

黏性防冲锚索支护技术及在冲击地压矿井中的应用

为解决现行的支护方法及材料（金属支架、锚网等）在冲击性高应力巷道支护中出现的支护材料破断、支护体失效等问题,提出了黏性支护方法,即在支护系统中加入黏弹性材料,利用附加在锚索尾端的阻尼器增加支护系统黏性,将冲击地压产生的机械能转化为热能,减弱冲击破坏程度;研发了一种新的黏性支护材料--抗冲击恒阻锚索,该支护材料具有高恒阻力让压和抗冲击特性,以阻尼器型号为skp18-1/500的抗冲击恒阻锚索为例,其恒阻力保持在220 kN左右、抗冲击能量大于50 kJ,并通过力学性能实验得以验证;论述了新型支护方法及材料的理论依据及实施措施,通过力学特性检验及现场应用,证实了新型支护体能够通过可控变形吸收转化冲击能量,使围岩从一种稳定状态过渡到另一种稳定状态。     

物探冲击器与钻头和岩石相互作用仿真研究

冲旋钻井技术已广泛应用于矿藏、油气等资源的勘探开发领域,但仍存在钻具损坏严重、能量传递效率低等不足。冲击器的能量传递和破岩效率是冲旋钻井技术的关键参数之一。结合冲旋钻井技术的实际应用情况,阐述了计算假设、三维模型的建立、材料属性及单元类型、划分网格、定义接触、施加载荷等问题,建立了物探冲击器与钻头和岩石相互作用的有限元模型并进行了计算仿真。得到了活塞撞击钻头的能量传递效率;钻头在单次冲击旋转作用下,破碎岩石的深度为6.4 mm;冲击器活塞在运动过程中存在径向速度与位移,危害非常大,应尽量减小或消除。为研究冲击器与钻头和岩石的能量传递关系、钻井工艺参数和钻具结构的优化奠定了理论基础。     

旋挖钻机碎岩计算方式的分析探讨

结合外载碎岩基本现象,对旋挖碎岩基本过程进行分析,得出其在回转钻进情况下的螺旋破碎的碎岩形式。然后根据岩石破碎时的压入条件,以单个截齿为研究模型,得出轴向压力的理论计算公式,继而参考库伦纳维的内摩擦理论,得出了切削力的理论计算公式。根据不同钻具形式,将单个截齿的计算公式扩展,得到了旋挖钻机压力和扭矩参数的计算公式。将轴向力与切削力计算公式中在特定工况下的影响因子简化,得出了旋挖钻机钻进过程中进尺速度与切削力的理论关系。最后利用LS-DYNA动态分析软件模拟了单个截齿在不同侵深条件下的切削力变化曲线,并将曲线与同等工况下理论计算的曲线进行对比,得出单个截齿的入岩参数理论计算公式。可为入岩旋挖钻机设计提供参考。     

光面爆破椭圆双极线性聚能药柱有效功及不耦合系数模拟研究

基于动力学仿真软件AUTODYN,对椭圆双极线性聚能药柱(EBLSC)进行了数值模拟。采用二维面对称计算方法,花岗岩岩体,空气夹层不耦合装药条件,研究了EBLSC结构及不耦合系数对光面爆破效果的影响,并建立有效体积功模型以评价爆破效果。结果表明,炮孔连线方向和垂直方向上的比冲量相近,偏差10%,故总能量沿周向近似均匀分布,但炮孔连线方向产生明显侵彻裂隙,且粉碎圈厚度和腔体扩张程度要小得多,表明该装药结构能够明显提高炸药能量的利用率和爆破效果;随着不耦合系数增大,炮孔连线方向上的损耗体积功先减小后增大,存在最大有效功。利用曲线拟合,得到最优不耦合系数约3.62,与相关文献的试验结果相近。     

束状孔当量球形药包爆破漏斗的模型研究

束状孔当量球形药包爆破是一种大量落矿的爆破技术,通过综合利用漏斗爆破最优埋深条件及增强爆破中远区破岩作用的束状孔效应,可极大提高爆破作业效率,该项技术在多个矿山开展了大规模应用试验,取得了良好的技术经济效果。开展了不同埋深条件下束状孔当量球形药包爆破漏斗试验,通过三维激光扫描仪精确扫描爆后漏斗体积,建立了束状孔药包埋深与爆破漏斗体积的关系,确定了束状孔爆破药包最佳埋深。通过分析药包埋深比与单位炸药爆破体积的关系特征,采用高斯函数进行了爆破漏斗曲线拟合,得到了爆破漏斗的高斯函数关系式。分析了单位炸药爆炸释放能量、岩石抗拉强度、药包埋深、炸药能量利用率等指标对束状孔当量球形药包爆破作用的影响,为束状孔爆破效果评价提供了定量化表征方法。根据束状孔当量球形药包爆破漏斗试验及漏斗爆破高斯函数模型,开展了4个炮孔及5个炮孔组成束状孔的爆破参数计算,确定了束状孔爆破时药包最佳埋深,为束状孔爆破设计提供了技术参考。     

基于DEM的进料速率对颗粒筛分影响的研究

 振动筛是工程上常用的筛分设备,如何提高振动筛的处理量和筛分效率是振动筛设计和应用的主要问题。应用离散单元法(discrete element method, DEM)模拟和分析筛分过程,研究了进料速率对颗粒筛分效率的影响,结合工厂振动筛实验结果,分析了最佳筛分效率下的进料速率值。提出了分层和透筛细粒比的概念,拟合不同进料速率下分层和透筛区中细粒比与时间的变化曲线图,得到了细粒比随时间变化的函数关系式。运用分层和透筛中细粒含量随时间的变化率来表示分层速率和透筛速率,量化了筛分中分层和透筛过程。进一步分析了分层速率和透筛速率与进料速率的关系,得到最佳分层和透筛速率下进料速率的值。     

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。     

气液联动凿岩设备在鲁中冶金矿业集团公司的应用

气液联动凿岩设备是一种新型高效凿岩设备，兼具气动和液压凿岩设备的优点。介绍了气液联动凿岩设备的原理、结构及其在鲁中冶金矿业集团公司的应用情况。其平均延米钻速为矿山现用气动凿岩设备的235％，随孔深增大，优势表现愈明显，已实现最大钻深27．2m，可以满足我国地下矿山高分段无底柱采矿的要求。