关于热方破碎岩研究的方向

在寻觅钻进和采矿时更完善的破碎岩石方法中,许多研究者对热力破碎法非常注意,并进行了许多燃烧喷咀研究工作。我们认为,热力破碎岩石的方法的确值得加以很大的注意,但将研究工作集中在象燃烧喷咀这样热源上是不正确和没有根据的。     

青海野马泉矿区地层破碎程度评价及钻井液体系研究

为了评价和分析青海野马泉矿区地层的破碎情况,提出了破碎比表面、破碎块度、岩石空隙率、岩石崩解率、岩石完整性系数、岩石抗压强度6个破碎程度的评价指标,运用模糊数学评价体系并结合岩石破碎程度指标建立了破碎地层的分类标准,结合野马泉矿区钻探现场,将破碎地层分为了5类。对于破碎地层研究出具有针对性的钻井液体系。     

基于COMSOL的高压放电破碎岩石仿真研究

常规旋挖钻机在钻进硬岩地层钻孔桩时存在进尺困难,钻头磨损大等问题。高压脉冲放电岩石破碎技术作为一种新型非机械式岩石破碎技术,在硬岩钻进领域具有广阔的应用前景。本文在分析高压脉冲放电破碎岩石机理的基础上,运用COMSOL Multiphusics软件,建立电-热-力多物理场耦合模型,开展花岗岩和砂岩在电压、电极间距、电解质等条件下的破碎规律仿真研究。结果表明,随着电压的增大,岩石产生的破碎区域呈线性增大;电极间距的增大导致岩石破碎区域减小;液体介质的电导率大小对放电结果的影响不大;选用多电极对放电可有效增加岩石的破碎面积。研究结果可为高压放电破碎岩石技术提供参考。     

岩石破碎度计算方法及破碎岩层分级探讨

在钻探设计与施工中，岩石破碎度是选择钻井液类型，确定钻孔护壁方法的重要依据，也是确定钻孔结构、选择钻进方法、钻头类型和钻进参数的依据。岩石破碎度强烈的岩层容易发生坍塌，致使无法正常钻进，甚至造成孔内事故。因此，对岩石破碎度的研究是个至关重要的问题。当前，国内外对岩石破碎度的描述，仅有作岩石破碎、较破碎……那样定性描述，而尚无对岩石破碎度作数值上（0.1，0.2……0.9，1）定量描述。岩石破碎度的定量描述将对评价岩层稳定性，选择护孔方     

高压水射流破岩规律的数值模拟研究

运用动态非线性有限元法和Hoffman破碎准则,研究了高压水射流破碎岩石的规律,提出了高压射流破碎岩石过程分为射流冲蚀破碎和锤冲破碎及两个临界压力的概念。研究结果表明,提高射流冲击速度、喷射直径、横移速度、射流束数,在35°至40°之间合理选择射流入射角可以提高射流破碎岩石的效率。     

冲击作用下岩石破碎比功理论分析及模糊预测模型

从岩石破碎机制分析出发,通过建立岩石破碎比功模态,确定破岩机具结构尺寸、岩石力学特性和破岩工艺三类对岩石破碎比功有影响的参数。引入模糊逻辑法,将上述参数作为模糊逻辑分析的输入变量,岩石破碎比功作为模糊逻辑分析的输出变量,建立用于预测岩石破碎比功的预测模型。将该模糊预测模型应用于某工程实例,通过对比模型所得结果与工程实践中的真实岩石破碎比功,该模型所得结果与工程实践中的真实值比较接近,预测模型设计合理,模糊推理规则能够表达工程实践,在给定输入变量的情况下,该模型可有效预测岩石破碎比功这一重要特征参数。     

多尺度内聚颗粒模型破碎过程研究

岩石破碎过程涉及到多个变量（应力、应变和孔隙率等）变化和裂纹的产生、拓展和聚集,是研究岩石破碎机制的重要途径。为了克服现有研究中岩石颗粒模型未考虑岩石内部特征问题,针对岩石内部颗粒非均匀分布、聚集的特点,开展了岩石轴压破碎试验和岩石岩相分析试验,并在此基础上,构建符合真实岩石内部特征的多尺度内聚颗粒模型。根据离散元的颗粒黏结模型（BPM）理论,求解了多尺度内聚颗粒模型不同粒级颗粒间黏结键的力学关系,发现与二级颗粒形成的黏结键断裂判据为 ≥ 2 GPa,三级颗粒之间形成的黏结键断裂判据为 ≥ 6 GPa,并基于该判据建立了用于模拟颗粒模型破碎的演化模型。通过模拟轴压破碎试验,破碎演化模型可以从细观角度得到颗粒模型各颗粒间黏结键承受力的实时变化和岩石破碎过程中黏结键从外而内的断裂顺序;从宏观角度得到岩石内部裂纹呈V形从上表面两端延伸并相交于岩石中部。通过与岩石轴压破碎试验结果对比发现,模拟试验得到的岩石裂纹特征与岩石轴压破碎试验结果相似,验证模型的可靠性,实现了从细观和宏观角度分析岩石破碎过程。     

液动冲击回转钻进技术问答(续三)

二十三、液动冲击回转钴进是怎样破碎岩石的？答：冲击回转钻进时，钻头上的硬质合金切削具同时作用着两个力：一个是回转方向的回转力；另一个是轴向的冲击力。因此，它具有回转钻进破碎岩石和冲击钻进破碎岩石的两种特性。目前在分析冲击回转钻进岩石破碎机理问题上，存在着两种不同的观点：一种观点认为，岩石的破碎主要是由冲击载荷引起的，钻具的回转只是移动切削具的位置，以便将破碎了的岩石切剪掉；另一种观点则认为，岩石的破碎仍然是以回转作用为主的，冲击     

组合切削具产生的预破碎区对钻进效果的影响

从组合切削具将在岩石中产生预破碎区的论点出发,通过实验定量研究了预破碎区深度与掏槽刃切入深度的关系,得出了预破碎区有利于降低岩石强度及岩石破碎能耗的结论,并用生产试验结果进行了验证。提出了孕镶金刚石钻头钻进Ⅶ～Ⅷ级硬岩时仍存在预破碎区和切削、微切削破岩方式,以及预破碎区并非越大越好的学术观点。     

第三讲 金刚石钻进工艺

一、岩石破碎机理及钻头的选择(一)金刚石钻头破碎岩石机理研究金刚石钻进的理论,即有关金刚石破碎孔底岩石的机理,对于钻头的设计制造,钻进工艺等方面的改进,都有直接的关系。虽然对金刚石钻头破碎岩石的机理作了一些研究,但还没有统一的解释。一般认为:表镶金刚石钻头破碎岩石以磨削和研磨作用为主,工作原理与砂轮近似,兼有压碎、     

基于PFC2D岩石颗粒破碎强度和能量的分形模型

颗粒的破碎强度随着粒径的增大而减小,即颗粒破碎的尺寸效应,分形模型为解释固体颗粒破碎的尺寸效应提供了可行的方法。根据岩石颗粒破碎时的分形特征,采用Sammis破碎准则,通过模拟分析得出岩石颗粒破碎能量和强度的分形模型,建立和验证用分维D来表示岩石颗粒破碎的能量和强度准则,得出并验证了岩石颗粒破碎分维的确定方法。利用离散元软件PFC2D的黏结颗粒模型BPM（Bonded Particle Model）模拟了小孔隙率n=0.12和大孔隙率n=0.3,即密实和松散两种情况。其中小孔隙率采用在模型上添加小颗粒的新方法,分别做了400组粒径不等的数值模拟试验,从粒径与破碎强度、破碎能量之间的关系和应力-应变曲线3个方面进行了统计,验证了岩石颗粒破碎强度与分维D的理论关系为σ_f∝dD-3,并得出颗粒破碎时的能量和与分维D之间的关系为E_f∝dD-1。验证了分形理论在分析颗粒破碎的尺寸效应中的较好应用,为确定岩石颗粒的破碎强度和岩石堆砌体剪切强度提供新的方法和参考意见。     

金刚石钻进岩石可钻性分级的试验研究

目前钻探工作中采用的破碎岩石的方法,主要是机械方法.金刚石钻进、硬质合金钻进和冲击回转钻进,都是采用机械方法破碎岩石.岩石的主要机械物理性质,如压入硬度、弹塑性、研磨性等,对机械破碎方式有直接的影响,而这些影响又有其共性,因此,长期以来人们就企图把岩石的物理性质与其可钻性联系起来考虑. 以机械方式破碎中硬以上岩石,发现有这样一个基本规律,即凡是硬质合金难以钻进的岩石,用金刚石或冲击回转同样难以钻进,只是绝对单位进尺率不同而已.这说明用机械方式破碎时,岩石的抗破碎阻力是有某些共性的.当然,也有其差异的一面,例如,岩石的单位进尺率即与所     

岩石破碎统一过程的假说

破碎过程的主要内容大家都知道,岩石是一种易碎物质,图1中的图表便可说明它的性质。我们往岩石上加负荷时,使岩石具有压缩弹性位能。此弹性位能在岩石破碎时变为生成新表面的动能。这种现象是岩石机械破碎过程最常见的一般规律。     

电热式破碎岩石

美国通用电公司和蒙坦矿业学院共同进行了高频电能破碎岩石新方法的研究与试验,此法称为电热破碎岩石法。其原理是利用高频电流在岩石中造成通路,当高频电能在岩石中扩     

液动冲击钻进时孔底破碎的某些规律性

利用孔底液压冲击钻具破碎岩石是最近在钻探工作中推行的一种新方法。液压冲击器所形成的扭距和冲击脉冲对岩石破碎工具的共同作用促进了有效破碎井底岩石,从而大大提高机械钻进效率。     

岩石颗粒破碎的尺寸效应

固体颗粒破碎强度的尺寸效应是一种普遍存在的现象,冰块、岩石颗粒、陶瓷和混凝土块等的破碎强度都表现出随颗粒直径增加而减小的现象,分形模型为解释固体颗粒破碎强度的尺寸效应提供了可行的方法。本文采用Steacy和Sammis分形模型模拟了岩石颗粒压碎特征,分析岩石颗粒破碎后的颗粒分布规律,给出颗粒破碎分维的确定方法,建立颗粒压碎强度与粒径的理论关系,颗粒破碎强度与颗粒粒径的关系用分维D表示为fdD-3。已有的颗粒破碎分布的数据表明,岩石颗粒破碎的分维大约为2.50～2.60,颗粒破碎强度符合用分维表示的尺寸效应。     

冲击回转碎岩机理探讨

地下岩体中,天然地存在有许多微观裂纹与节理。在冲击回转的联合作用下,冲击使近钻头的岩石发生裂纹断裂、破碎,形成破碎小坑;使远离钻头的岩石中的微观裂纹扩展、连通、甚至断裂。在离钻头更远区域,使岩石产生新的微观裂纹。回转使冲击产生的破碎小坑沿圆周方向扩大,并使钻头上的金刚石颗粒换位。在回转冲击的联合作用下,岩石中的裂纹不断产生、扩展、断裂,从而达到高速碎岩的目的。     

各向异性岩石破碎过程分析及其钻进用钻头设计研究

钻探工程施工中经常遇到各向异性岩石。钻进各向异性岩石时,不同方向上的岩石强度是不同的。在垂直地层方向上的岩石最容易钻进破碎,其他方向破碎阻力较大,因此岩石压挤核成椭圆形。轴载用于克服岩石的内摩擦阻力和克服来自岩石破碎时产生的反力。在岩石反力垂直分力的作用下,对钻头产生翻转力矩。在此翻转力矩的作用下,钻头偏斜,钻孔弯曲,直接影响钻进效率和钻孔质量。因此,要采取措施解决这个翻转力矩问题。俄罗斯博士Скоромных В. В.教授等对此进行多年研究,提出了宜用钻头设计的新思路。     

苏联水力、热力和电物理法破碎岩石会议

1961年5月在A.A斯阔成斯基矿业研究所召开了岩石的水利、热力和电物理法破碎会议。会议指出,近些年来对水枪射流运动、分解及结构的研究为解决水力冲采和水力机械设计问题提供了更多的依据,正在创造新的高效率的细高压射流冲采法,研究岩石的脉冲射流破碎。已研究出几种射流压力超过1000—2500工程大气压的脉冲装置,用它甚至可破碎坚硬岩石,会议指出了今后改进岩石水力破碎方法的途径,为提高冲采效率,应创造遥控的和程     

压头压入时声发射图像与岩石破碎机理关系的探讨

为研究压头压入时声发射图像与岩石破碎过程的关系，采用6种脆性和塑性岩石进行了试验。试验得到的声信号频率和平均幅度的图像表明：较硬的脆性岩石的压入破碎过程可分为微裂纹和微孔隙闭合、弹性变形，以及破碎后等五个阶段；而对于较软的塑性岩石则难以划分破碎阶段。另外还发现岩石压入硬度与声发射的峰值平均幅度有良好的相关关系。这种关系可能用来预测岩石可钻性。