硬岩地质下镶齿滚刀齿形对破岩性能影响研究

为了降低镶齿滚刀的破岩比能耗和刀齿接触面应力,提高镶齿滚刀在硬岩地质下的破岩效率和使用寿命,采用LS-DYNA建立显示动力学仿真模型,并通过实验验证模型的可靠性。仿真分析镶齿滚刀的破岩机理及不同齿形的破岩效率,确定较优的齿形。通过正交试验法,分析齿宽、齿高、齿顶半径和齿数对破岩效率以及接触面应力值的影响,确定齿形参数对破岩性能影响权重。研究结果表明:在118 MPa硬岩地质下,镐齿滚刀的破岩效率最高,齿顶半径为破岩效率的最主要影响因素,权重达到50%,齿数与齿顶高为接触面应力值的主要影响因素,权重分别占31%、36%。齿形最优参数组合是齿宽为11 mm、齿顶高为1 mm、齿顶半径为10 mm、齿数为36个。该研究对于镶齿滚刀的齿形选择及参数优化具有参考价值。

盾构机扁齿型和球齿型镶齿滚刀破岩性能对比研究

盾构机在复杂地质条件下施工时,易出现刀具磨损严重、刀具消耗量大和掘进效率低等一系列问题。为了明晰不同岩石特性下镶齿滚刀破岩性能变化规律,提高镶齿滚刀破岩效率和使用寿命,保证水利隧洞工程安全高效施工,基于非线性有限元动力学软件,开展了不同岩石特性下扁齿型和球齿型镶齿滚刀破岩仿真模拟。通过多组仿真模拟,探究了不同岩石特性下两种镶齿滚刀和贯入度的最优组合,并通过室内破岩试验对仿真结果进行了验证。研究结果表明:凝灰岩地质条件下扁齿型和球齿型镶齿滚刀破岩载荷差异性较小,但球齿型镶齿滚刀破岩效率更高;砂岩和花岗岩地质条件下,扁齿型镶齿滚刀贯入岩石能力更强,可进一步提升滚刀破岩效率。此外,在不同岩石特性下,两种镶齿滚刀破岩比能耗均随着贯入度的增大而呈现出先减小后增大的趋势,并在贯入度6 mm左右出现最小值。研究结果可为隧道工程的盾构机刀具选型提供参考。

周边孔外插角对隧道光面爆破效果的影响

建立孔间距与外插角的关系式,分别对周边孔外插角为定值(3°)和周边孔外插角为不定值(在3°、4°、5°随机选取)两种工况隧道爆破过程进行模拟分析。结果表明:外插角变化会改变周边孔之间的空间位置关系,影响爆破应力波的分布;两种工况周边孔爆破应力波衰减速度均随距离增大由快变慢;外插角不一致时,周边孔保护侧岩体中爆破应力波在多个部位叠加增强,沿隧道开挖轮廓爆破应力不均匀分布,导致更多部位超挖,不利于形成光滑平整的隧道开挖轮廓。因此,工程实践中须要严格控制外插角。

单齿静压入实验破碎坑的数据处理及几何建模

单齿静压入实验是“牙轮钻头与岩石互作用仿真”课题的基础实验研究工作。西南石油学院钻头研究室针对四类岩石、三类不同冠部形状的硬质合金牙齿 ,进行了大量的单齿静压入实验。根据实验结果提出了三类牙齿静压入破碎坑的几何模型 ,并简要介绍了通过破碎坑实验数据的处理获取几何模型特征参数的方法。

牙齿刮切实验破碎坑的几何建模

牙齿刮切实验是“牙轮钻头与岩石互作用仿真”课题的基础实验研究工作。西南石油学院钻头研究室针对不同岩石、不同齿形的硬质合金牙齿,进行了大量的牙齿刮切破岩实验。以楔形齿和锥形齿为例提出了牙齿刮切破碎坑几何模型的建模过程,并简要介绍了获取破碎坑几何模型特征参数的方法。

地下入岩连续墙施工技术研究

地下入岩连续墙施工机械配套形式多样、复杂,施工组织难度大,依托南昌地铁秋水广场站地下入岩连续墙施工实践,对各类钻机配合抓斗成槽机施工地下入岩连续墙工艺特点进行调研总结,优化采用"旋挖钻机配合冲击钻机破碎岩层、成槽机取土成槽"的施工工艺,并采取主副孔引孔策略和针对不同地层灵活换用各类钻机并合理组织等方式,有效提高了成槽入岩施工效率。

大采高综采工作面末采上网工艺研究

针对东滩煤矿143_上16工作面末采期间工作面压力显现明显、顶板管理困难等问题,提出了采取打注锚杆的方式固定上网钢丝绳,同时引进高强度聚酯纤维柔性网代替金属网进行整体敷设的末采上网技术,并从打注锚杆、穿钢丝绳、运柔性网、上柔性网、割煤工艺等方面论述了末采上网工艺。实践证明,该方法降低了工人的劳动强度,提高了上网速度和安全性,为大采高工作面末采创造了一条新的路径。

虎门大桥嵌岩压桩试验的分析和建议

对虎门大桥两根嵌岩压桩的试验报告作了进一步研究整理和分析 ,得出若干规律和建议 ,可供设计嵌岩压桩时参考。

下部为岩石的地下连续墙冲抓破岩成槽施工

深圳地铁一期工程国贸站及国老区间南段明挖段地下连续墙槽段开挖,入岩较深且岩层坚硬。采用冲破岩方法完成了连续墙施工,积累了在该类地层中地下连续墙成槽施工的经验。

球齿钻头布齿的优化方法探讨

在等工作条件布齿理论的基础上 ,从球齿碎岩机理出发 ,探讨了相邻球齿对碎岩效果的影响 ,从而确定了最优齿间距 ,并确定最佳齿位和合理的齿数。

嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力浅析

为求出嵌岩桩嵌岩段侧摩阻力的表达式,假定嵌岩桩桩侧破坏由桩岩接触面上的滑动引起,桩岩接触面的压力由加载前岩土层自重产生的侧压力和由剪切膨胀产生的应力增量组成。用弹性力学的方法求解出桩侧正应力,引入了岩石破坏的Hoek-B rown强度准则,由此求出了嵌岩段桩侧阻力的表达式,并指出了此公式的适用范围。最后结合工程实际进行了对比分析,表明本文方法具有一定的实用性。

入岩判定错误桩补救施工技术

工程桩地质勘察入岩判定错误,导致桩底持力层夹杂0.9m厚强风化岩层及残积砂质岩层,为保证桩身承载力,确保桩身不下沉,采取了水洗置换注浆法对工程桩进行了补救,经现场大应变检测,桩身承载力满足要求。

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。

发挥钨矿资源优势 建设钎钢钎具强国

建设以“新型硬质合金钎具”和“长寿命冲击凿岩钎杆”为标志的有中国特色的现代化钎钢钎具工业,是我国新一代“资源-高科技-外向型”民族工业一个具有战略意义的新的生长点。我国已具备发展现代化钎钢钎具工业所需的人力资源与学科优势,以及雄厚的技术和产业基础,建议在深化体制改革的基础上,将钎钢钎具列为我国重点发展的支柱产业之一,希望政府主管部门着力予以关注、引导和支持。

镜铁山铁矿不稳定矿岩巷道中的掘进支护方法

镜铁山铁矿采用插管法和超前锚杆支护法成功地解决了破碎矿岩中平巷掘进问题，积累了在不稳定矿岩中平巷掘进施工的经验。

压头静侵入脆性岩石引起等效压杆失稳侵入机理

从压头侵入脆性岩石所共有的基本现象入手,在研究压头下方岩石发生突然崩裂力学机理的基础上,提出了等效压杆失稳侵入机理.通过深入分析直接推动压头与岩石受力结构平衡移动主要因素之间的内在联系,获得了对压头静侵入脆性岩石本质的新认识.给出了反映压头历经静载蓄能、等效压杆失稳、聚能密实核被引爆进而侵入脆性岩体过程的物理、力学模型.图2,参13.

适合强研磨性硬地层PDC-金刚石孕镶块混合钻头设计与应用

为提高PDC钻头在花岗岩、石英岩等硬、超硬地层及强研磨性地层中的适用性,设计了一种前排为PDC齿、后排为金刚石孕镶块(简称孕镶块)的混合钻头,并通过室内实验对花岗岩和硬砂岩中混合钻头最优布齿方式进行了研究。实验结果表明:2种岩石中纯PDC钻头钻速均随PDC齿磨损高度的增加呈现先慢后快再慢的下降趋势,当PDC齿磨损高度超过临界值以后(花岗岩为1.0 mm,硬砂岩为0.5 mm),通过布置后排孕镶块可以再次提高混合钻头钻速,混合钻头同时具有PDC钻头破岩效率高和金刚石钻头工作寿命长的双重优点;花岗岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.5~1.0 mm同轨布置,硬砂岩中钻头最优布齿方式为前排为PDC齿,后排孕镶块低于PDC主齿0.0~0.5 mm同轨布置。在室内实验基础上,设计2只混合钻头分别用于松辽盆地金山区块基底花岗岩和冀中雷家庄断层区块石英岩地层,现场应用表明,相比于常规PDC钻头和牙轮钻头,混合钻头具有更高的机械钻速和更长的使用寿命,有效缩短了钻井周期,节约了钻井成本,具有广阔的应用前景。

基于离散元法的镶齿冲击与切削破岩效果数值分析研究

随着深地资源的开发,镶齿滚刀在硬岩破碎竖向钻进中的应用愈加广泛。基于高精度拟合的离散元数值模型研究各因素对破岩效果的影响,获得动荷载波动差异系数和比能耗的变化规律。研究发现镶齿破岩以拉伸破坏裂纹为主,齿端曲率是影响微裂纹数量的最关键因素,微裂纹的方位角分布显示,受拉裂纹的分布较均匀,而剪切裂纹的分布主要集中在45°和135°附近。对于不同破岩模式下,镶齿破岩参数与荷载波动情况及比能耗的相关性差异较大,锥角和齿端曲率的影响存在极值,而侵深和攻角表现出单调的相关性。初始压力条件开始对破岩效率有抑制作用,而在与单轴抗压强度比值达到0.8时,比能耗明显下降。随着初始压力系数的增大,微剪切裂纹方位角分布逐渐均布化,而微拉伸裂纹逐渐向水平方向聚集。

钻孔灌注桩嵌岩质量控制

嵌岩桩承载力主要由桩端承受,桩端嵌岩质量是决定桩基施工质量的关键。介绍超前钻勘察要求及桩基入岩判断、桩底沉渣厚度控制等关键点的控制及相应的施工检验要求,叙述钻芯法检测在嵌岩质量验收中的重要作用。

硬质合金片齿复合针具

近两年来研制成功的新一代高效、低耗片齿复合钎头（中国专利号：９６２０３０５３．８）和片齿复合整钎（中国专利号：９６２０３０５４．６），开始批量投入市场使用，该系列钎具克眼了片状和球齿钎具的缺陷，具有片状和球齿钎具的综合优势。本文介绍其研制背景、设计思路和使用效果。