贯通式锥形裂隙与机械破碎相结合的破岩新方法

文中介绍了美国森伯斯特岩石开挖技术公司开发的一种岩石破碎新方法，其实质是在钻孔中装填推进剂以高压气体在岩体中产生贯通式锥形裂隙系，再用机械破碎连续开挖岩石；介绍了推进剂的单耗和单次破碎量的性能特点以及破碎地震效应、粉尘、有毒气体和噪声等环境影响特性；阐述了以这种锥形裂隙破碎技术为基础的新式连续开挖机械的合理设计以及在采矿工业和建筑工业中推选这种新技术所应采用的方法。     

贯通式锥形裂隙与机械破碎相结合的破岩新方法

文中介绍了美国森伯斯特岩石开挖技术公司（SunburstExcavation）开发的一种岩石破碎新方法，其实质是在钻孔中装填推进剂以高压气体在岩体中产生贯通式推形裂隙系，再用机械破碎连续开挖岩石；介绍了推进剂的单耗和单次破碎量的性能特点以及破碎地震效应、粉尘、有毒气体和噪声等环境影响特性；阐述了以这种锥形裂隙破碎技术为基础的新式连续开挖机械的合理设计以及在采矿工业和建筑工业中推行这种新技术所应采用的方法。     

钻孔-高压气体膨胀破岩新技术

美国森伯斯特岩石开招公司（Sunburst）研究了一种岩体开挖新方法。它利用一种小药包在受控条件依惜剪切破碎机理在井下或地表连续破碎岩石。两年多来，这项技术得到迅速发展，并于1994年6月在西澳大利亚浪面维伦斯镍矿（Perseverance）开始工业规模应用。这种钻机-高压气体锥形膨胀技术的基本原理是在钻孔底部迅速挤压产生受控破碎。在破碎岩体中，靠扩展和孔底交切的原有裂隙完成破碎过程；在坚硬岩体中，靠其自身产生几何形状与众不同的裂隙模式完成破碎过程，这种破碎方法称为穿透锥形破碎（PCF）。这种方法是使岩体在很小的应力条件…     

静力破碎剂的自制与应用

静力爆破技术其实质是在岩体上钻孔,在钻孔中灌装静力爆破剂,依靠药体的膨胀力使岩石产生裂隙或裂缝,从而达到破碎的目地,可在无振动、无飞石、无噪音、无污染的条件下破碎切割岩石或混凝土构筑物。     

钻孔内岩石局部爆破破碎若干影响因素分析

钻孔内小自由面条件下对岩矿石局部进行准确地爆破破碎并非易事,这一问题的解决将有助于便捷地通过钻孔获取大量的矿物岩石,提高水溶法采盐、地浸采铀的作业效率,同时使得通过钻孔开采某些具有重大潜在价值的难采矿产成为可能,这无论对钻孔取样还是钻孔采矿都具有重要的意义。论述了钻孔内岩石爆破破碎涉及的技术问题,并对钻孔内岩石爆破破碎若干影响因素进行了分析。在充分考虑各种岩矿赋存条件的基础上,采取合理的加载形式获得钻孔局部岩层较好的爆破破碎效果是可行的。     

复杂条件下钻进时的取心问题

由于岩心采取不足而必须进行人工造斜来穿过预定岩层,这在勘探工作实践中是常有的事。在裂隙、破碎岩层中钻进以及倾斜钻孔的钻粒钻进时,出现了特别低的岩心采取率。我们的研究人员对于坚硬的裂隙岩层中钻进,以及倾斜钻孔钻进时提高岩心采取率注     

岩石多向裂隙聚结机理

水平定向钻进中，岩石的破碎过程是一个复杂的物理过程，岩石的硬度、脆性、裂隙的几何形状、交叉裂隙间的摩擦力以及地层围压等都会对钻进效率和钻孔安全起到重要的影响作用。     

国外专利简介

火力机械钻孔法及其钻具用这种钻孔不时,液体燃料和气体氧化剂混合物燃烧产生的燃烧产物被送到孔底,并在气流中加入磨蚀颗粒。这种颗粒与部分破碎产物一起喷入气流中,在孔底破碎岩石后磨蚀颗粒与破碎产物在到达喷射点以前的孔段内受到冷却。这种方法的特点是:为了通过降低磨蚀颗粒的加热而提高钻进效率,燃料与氧化剂混合物     

共振碎岩理论的初步探究

通过对岩石裂隙的探究,结合振动系统发生共振时的破坏作用,提出了共振破碎岩石的新理论.分析了共振碎岩的机理、岩块裂隙扩张过程和裂隙的分布情况,最终得出了岩石在共振作用下的破碎过程,为破碎岩石提供了一种新的方法.     

国外专利简介

多裂隙岩石的破碎方法多裂隙岩石的破碎方法包括钻进炮孔、装药和爆破。为了提高破碎效果,在装药之前于炮孔药包用围的岩石裂隙中注入混凝土浆液,将裂隙胶结成整体,形成刚性封闭壳。(苏联发明证书1127396号,申请日期82.4.19,国际分类F42D3/00)     

基于实时CT扫描的岩石真三轴条件下三维破裂演化规律

实时准确掌握岩石破坏全过程中内部裂隙扩展演化规律,对于科学指导地下岩体工程稳定性控制,推动矿山资源安全开采具有重要的工程意义。研制一套能够与CT扫描系统配套的真三轴加载试验设备,位于CT扫描区域的设备部件均采用新型碳纤维材料的设计,包含竖向加载系统、横向加载系统、真三轴压力室等核心部件,使得X射线能够有效通过装置中预先设计的CT扫描区域,实现了真三轴应力环境下实时CT扫描的功能。利用该设备开展了三轴不同应力条件下完整岩石和含裂隙岩石加载实时CT扫描试验,获得了整个加载过程中岩石应力-应变曲线。获取了不同工况下岩石内部裂纹形态的空间三维CT特征,结果发现:与CTT条件下岩石内部裂纹复杂的空间扩展形态相比,TTT条件下岩石内部裂纹空间形态简单,为一沿σ₂方向的平面裂纹。说明了真三轴条件下岩石内部裂隙具有明确的扩展方向(沿σ₂方向扩展)。TTT-c2(含裂隙且沿σ₂方向)和TTT-c3(裂隙沿σ₃方向) 2种工况下岩石内部均出现了4条萌生裂纹,但前者萌生裂纹均与预制裂纹前缘线共面,而且预制裂纹面仍然基本保持完整;后者均与预制裂纹前缘线垂直,呈现横切预制裂隙的趋势,最终形成了复杂的裂隙网络,导致预制裂隙多处出现挤压破坏。真三轴3种工况下所有的裂纹倾角分布极为集中,均与σ₂方向大致平行,表明了中间主应力对岩石内部萌生裂纹扩展方向起到决定性的作用,岩石内部裂隙扩展发育过程强烈依赖中间主应力方向。     

旋切作用下岩石破碎机理及岩石可钻性的试验研究

为揭示钻头旋切作用下岩石破碎机理,开展地层岩石可钻性分布识别研究。基于自制的岩石旋转切割装置,分别对花岗岩、大理岩和石灰岩的标准岩样进行不同加载压力和旋转速度下的室内岩石旋切破碎试验,通过旋转切割装置中的钻进监测系统和高速摄像机分别记录岩石旋切破碎过程中钻进参数变化(加载压力、旋转速度和旋切扭矩)和岩石旋切破碎表象特征,并统计不同钻进条件下的破碎岩屑质量和尺寸分布等参数分析岩石旋切破碎控制因素。试验结果表明：岩石旋切破碎过程中,钻头在贯入和切割共同作用下呈螺旋线型侵入岩石内部并导致岩石分别发生贯入破碎、剪切破碎和拉伸破碎,其中部分大尺寸岩屑因吸收的切割破碎能较大而发生崩裂,但大部分破碎岩屑堆积在钻头切割路径内,增加了切割摩擦能;加载压力是岩石旋切破碎程度的主要影响因素,在相同加载压力下,破碎岩屑质量和尺寸分布分别受岩石抗压强度和抗拉强度影响;旋切扭矩与加载压力呈正线性关系,且岩石耐磨性和切割比能越高,该线性斜率也越高,而钻头旋转速度不影响该线性斜率变化。据此提出了不受钻进条件影响且仅与岩体固有属性(岩石固有切割比能和岩石摩擦因数)相关的岩石可钻性理论评价模型,并通过已有文献原位钻进数据...     

初始裂隙倾角对岩石损伤断裂特征的影响研究

为了探求初始裂隙倾角对岩石损伤裂断特征的影响,采用岩石破裂过程的RFPA数值分析系统,对单轴压缩作用下的不同裂隙倾角的单裂隙试件破坏过程进行数值模拟。根据获得的不同加载步的岩石内部应力图像,分析初始裂隙倾角对岩石裂隙扩展方向及试件断裂方向的影响,获得了岩石内部应力再分布规律,结合声发射累积事故数随加载步的变化,将岩石内部应力分为损伤产生并稳定扩展阶段、损伤快速扩展并连通阶段和岩石破坏阶段。研究结果表明:在损伤产生并稳定扩展阶段,岩石内部的应力最大值随加载步的增加基本按线性增加,且初始裂隙倾角为45°时最大主应力和最大剪应力的最大值增长最快,初始裂隙倾角为15°时最小主应力的最大值增长最快。     

SN型预应力全长锚固型锚杆

一、SN型锚杆SN型锚杆系一种适用于多裂隙岩石、被钻孔破坏的岩石以及非均质的不良岩石的全长锚固砂浆锚杆。这种砂浆锚杆,系先往孔内注砂浆,然后再将锚杆插入。瑞典北部的Store Norfors水力发电站施工时首先采用此种锚杆。当将锚杆插入已注满砂浆的钻孔时,与锚杆等容积的砂浆被压入周围岩层,充填在裂隙与空洞里,并与钻孔时遭到破坏的孔壁粘结,和围岩构成整体。     

不同加载速率下破碎岩石承压变形特性研究

为了研究破碎岩石在不同加载速率条件下的承压变形,以特定粒径的破碎岩石为试验对象,考虑破碎岩石在地下的受力情况及粒径分布特征,对破碎岩样采取改变加载速率的方式进行试验.试验结果表明:破碎岩样在不同加载速度下达到峰值压力的时间与加载速率呈现负相关关系,加载速率为5 mm/min时达到峰值压力需要的时间最短,只需300 s,...     

应变率对岩石裂隙扩展规律的影响

为分析一种奥陶系沉积岩在单轴压缩条件下岩石的裂隙扩展规律,利用应力加载系统和VIC-3D观测系统等试验系统,并采用数字图像相关方法研究了单轴压缩下岩石表面裂隙扩展过程中应变场的变化特征。试验结果表明:在加载过程中,通过VIC-3D观测系统可得到整个加载过程中的全场应变演化规律,其中岩石表面数字散斑云图的高应变区不断增加,相应地岩石在弹塑性阶段就开始出现了轴向的微裂纹,当达到应力峰值为18.02 MPa时,主裂纹和周围出现的次生裂纹不断扩展延伸导致了试样的完全破坏;考虑到应变率对岩石力学特性的影响,结合单轴压缩下岩石试样表面裂隙周围应变场的变化特征,分析出了主裂纹Ⅰ和次生裂纹Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ周围的应变率和裂纹扩展速率的关系,发现裂隙扩展速率和轴向应变率呈现较强的指数函数关系。研究结果揭示了这种沉积岩的裂隙扩展与延伸规律,可为防治煤矿动力灾害的发生提供参考。     

穿层钻孔抽采分离式封孔工艺研究

为了保证穿层钻孔的抽放效果同时达到节约材料的目的,通过ZKXG30矿用钻孔成像轨迹检测装置窥视穿层钻孔内部岩石特性,发现孔口以上小范围岩石裂隙发育,大部分裂隙不发育,根据钻孔内岩石裂隙的发育情况,对封孔方式进行改进,研制出金属推送杆和封孔管固定装置,利用穿层钻孔中岩石裂隙不发育段代替封孔管的一种新型封孔工艺,并与全程下封孔管封孔进行抽采效果对比,同样具有气密性良好,不漏气的特点,经过一个月的抽采统计,两种封孔工艺的钻孔抽采参数基本一致,可在相似瓦斯地质条件下推广应用。     

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。     

综采工作面过断层期间瓦斯治理探索

在工作面出现地质构造时,地质构造(断层处)顶板岩石处于破碎状态,很难保证高位钻孔成孔率,钻孔抽放失效,使瓦斯沿着断层裂隙直接进入工作面或采空区,造成工作面或上隅角瓦斯涌出异常。因此,在工作面过断层期间,对断层破碎带进行加固、封堵,既提高了煤、岩体的整体稳定性,又保证了高位钻孔的成孔率,有效地治理综采工作面瓦斯的异常涌出,保证了工作面的正常回采。     

岩石的加载率效应

本文以充分的实验结果为依据，讨论了加载率对岩石材料的强度、断裂韧度和破碎效果的影响。结果表明，在静态或准静态加载条件下，一般岩石的强度的断裂韧度随加载率的增加稍有增加，但当加载率超过一定值（如一般的冲击加载）后，它们随加载率的增加而显著提高。同时，单个岩块和岩石料层在冲击破碎时的能量利用率只是静压破碎时的一部分，即静载更有利于岩石破碎。