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Use of drilling performance to improve rock-breakage efficiencies:A part of mine-to-mill optimization studies in a hard-rock mine 被引量:6
1
作者 Junhyeok Park Kwangmin Kim 《International Journal of Mining Science and Technology》 SCIE EI CSCD 2020年第2期179-188,共10页
In a hard-rock mine,blasting is an important rock-breakage process that impacts energy consumption both in downstream comminution processes and mine productivity.Optimizing the blast fragmentation to improve rock-brea... In a hard-rock mine,blasting is an important rock-breakage process that impacts energy consumption both in downstream comminution processes and mine productivity.Optimizing the blast fragmentation to improve rock-breakage efficiencies during crushing and grinding is key to mine-to-mill(MTM)optimization.This study explores the use of monitoring while drilling(MWD)data to achieve this goal.Representative penetration rates(PRs)were extracted from blastholes to estimate intact rock properties and predict the breakage efficiencies that directly affect comminution energy consumption.Two intact rock properties,tensile strength(TS)and Bond work index(BWI),were correlated with the PR data to predict these efficiencies in crushing and grinding,respectively.Because of the complexity of the raw MWD data and effects of various disturbances,the MWD data was preprocessed and normalized to achieve a representative PR value at each blasthole.This preprocessing entailed defining valid PR ranges from the MWD data that could eliminate the noise related to discontinuity features in the rock mass structure as well as errors in operator behaviors.The PR data was also normalized using the adjusted penetration rate(APR)to minimize the effects of mechanical factors such as drill feed force,torque,and rotational speed.To correlate the representative APR value with intact rock properties,TS and BWI,various laboratory experiments were conducted:drilling tests using a high-precision coring machine,Brazilian disc tests,and Bond grindability tests.Based on the results of these experiments,models were developed to predict rock-breakage efficiencies during crushing and grinding based on APR.The result of this study can be used to obtain blast energy designs that consider comminution energy consumption and efficiency in the downstream rock-breakage processes. 展开更多
关键词 Monitoring while drilling(MWD) Mine-to-mill(MTM)optimization rock-breakage efficiency DRILLING penetration rates
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土石混合料剪切特性及块石破碎特征 被引量:22
2
作者 雷晓丹 杨忠平 +3 位作者 张晓景 涂义亮 刘树林 胡元鑫 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第3期899-908,916,共11页
通过室内大型直剪试验和基于PFC^(2D)的颗粒离散元数值模型,探讨考虑块石破碎的土石混合料的剪切特性及块石破碎特征。以土石混合料室内大型直剪试验和筛分试验为基础,提出了一种能真实描述块石形态特征并准确反映块石破碎效应的土石混... 通过室内大型直剪试验和基于PFC^(2D)的颗粒离散元数值模型,探讨考虑块石破碎的土石混合料的剪切特性及块石破碎特征。以土石混合料室内大型直剪试验和筛分试验为基础,提出了一种能真实描述块石形态特征并准确反映块石破碎效应的土石混合料颗粒离散元数值建模方法,模拟并分析了6种含石量土石混合料在4种不同法向应力作用下的剪切特性及块石破碎特征。结果表明:土石混合料抗剪强度随含石量的增大而增大,且基本符合摩尔-库仑(M-C)强度准则,随着含石量增大,内摩擦角呈现"慢—快—慢"增长趋势,黏聚力则呈现先增后减再增大的变化趋势。剪切后土石混合料块石破碎形式可归纳为表面研磨、局部破碎、完全破裂、完全破碎4种方式。提出了一种新的颗粒破碎指标,该指标能够准确描述粒径大于5 mm的块石的破碎程度,其随含石量和法向应力的增大而增大。通过对土石混合料颗粒离散元数值模型剪切面的分析发现,剪切面出现"剪斜"现象,其起伏程度随含石量增大愈加明显,且随着含石量增大剪切面附近剪裂隙数量增多,土石混合料在剪切过程中的破坏为拉-剪混合破坏。 展开更多
关键词 土石混合料 剪切特性 块石破碎 剪切面特征
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土石混合体块石破碎影响因素的颗粒流数值研究 被引量:6
3
作者 雷晓丹 杨忠平 +1 位作者 翟航 胡元鑫 《工程地质学报》 CSCD 北大核心 2020年第6期1193-1204,共12页
颗粒破碎是土石混合体的一种基本属性,机理复杂,影响因素众多。鉴于室内试验受设备、材料等因素限制且费时费力,本文采用Monte Carlo思想构建了能够真实反映块石破碎过程的PFC 2D颗粒离散元数值模型,在室内直剪试验和筛分试验基础上进... 颗粒破碎是土石混合体的一种基本属性,机理复杂,影响因素众多。鉴于室内试验受设备、材料等因素限制且费时费力,本文采用Monte Carlo思想构建了能够真实反映块石破碎过程的PFC 2D颗粒离散元数值模型,在室内直剪试验和筛分试验基础上进行了数值剪切试验,系统性探究土石混合体块石破碎特性的影响因素及基本规律。结果表明:在法向应力作用下,剪切后试样出现明显的块石破碎现象以分散应力;块石粒径对块石破碎程度影响显著,块石粒径越大,破碎势越大,越易破碎;块石浑圆度较小时,颗粒间接触面积较小,应力集中显著,破碎率较大;颗粒级配连续、良好时,颗粒间咬合充分接触完全,接触受力点较多,碎裂更不易发生;试样初始孔隙率对破碎率影响较小,相同法向应力下,随着孔隙率增大,块石破碎程度呈现轻微增大趋势。 展开更多
关键词 土石混合体 PFC 2D 数值剪切试验 块石破碎
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中铁青岛世界博览城项目岩土工程勘察钻探实践 被引量:5
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作者 李先经 《探矿工程(岩土钻掘工程)》 2018年第5期67-70,共4页
结合中铁世界博览城会展及配套项目岩土工程详细勘察钻孔实践,针对地层复杂,钻孔过程中发生的泥浆严重漏失、卡钻、埋钻等现象,采取了优质泥浆护壁、注浆、下套管、优化钻进参数等行之有效的技术措施,提高了施工效率,降低了成本,取得了... 结合中铁世界博览城会展及配套项目岩土工程详细勘察钻孔实践,针对地层复杂,钻孔过程中发生的泥浆严重漏失、卡钻、埋钻等现象,采取了优质泥浆护壁、注浆、下套管、优化钻进参数等行之有效的技术措施,提高了施工效率,降低了成本,取得了非常明显的技术效果。 展开更多
关键词 岩土工程勘察 钻探 岩体破碎 漏浆 坍塌埋钻
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粒子重复冲击破岩细观损伤及破碎特征试验研究 被引量:4
5
作者 鞠明和 陶泽军 +3 位作者 李晓锋 蔚立元 姜礼杰 李晓昭 《岩土力学》 EI CAS CSCD 北大核心 2022年第12期3281-3293,共13页
粒子冲击破岩作为一种新型辅助破岩技术已在钻探和油气开采等领域得到有效运用,其在极坚硬岩层中隧(巷)道辅助掘进方面具有广阔的应用前景。从试验角度研究了粒子的冲击次数、颗粒强度及冲击速度等因素对极坚硬花岗岩表面冲击坑损伤破... 粒子冲击破岩作为一种新型辅助破岩技术已在钻探和油气开采等领域得到有效运用,其在极坚硬岩层中隧(巷)道辅助掘进方面具有广阔的应用前景。从试验角度研究了粒子的冲击次数、颗粒强度及冲击速度等因素对极坚硬花岗岩表面冲击坑损伤破碎特征的影响,对冲击坑三维形貌、岩石碎屑及坑内矿物破碎特征进行了定量分析。结果表明:成坑最大深度随冲击次数增加呈抛物线趋势增大,而成坑体积和坑顶面积随冲击次数增加呈线性增长;成坑体积随冲击速度呈先增大后减小的规律,该临界冲击速度约为82.5 m/s;冲击坑中心与外部的细观破碎机制差异导致岩石碎屑平均尺寸具有明显的双峰特征。从能量角度分析发现,成坑体积、坑顶面积和最大深度随粒子动能在双对数坐标系下线性增长。基于图像处理方法获得了冲击坑周边主要矿物内部裂纹分布随冲击速度和次数增加的分形维数变化规律。破岩效果表明,增大粒子冲击速度和冲击次数能有效扩大岩石冲击坑的损伤范围,但冲击速度的影响程度显著大于冲击次数。 展开更多
关键词 岩石动力学 粒子冲击 辅助破岩方法 动态破碎 损伤特征
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结构瞬变影响下采场煤岩静态力学响应的阶变规律
6
作者 罗生虎 韩昊强 +7 位作者 伍永平 解盘石 高喜才 王同 田程阳 闫壮壮 李志林 尹建辉 《煤炭工程》 北大核心 2024年第7期110-119,共10页
为了明确采场煤岩力学响应的演变规律,以宽沟煤矿W1143长壁综采工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验和数值计算相结合的方法,在明确来压前、后覆岩空间结构瞬变特征的基础之上,建立了一种实现坚硬岩层瞬时破断的数值模拟前处理方法,... 为了明确采场煤岩力学响应的演变规律,以宽沟煤矿W1143长壁综采工作面为工程背景,采用物理相似模拟实验和数值计算相结合的方法,在明确来压前、后覆岩空间结构瞬变特征的基础之上,建立了一种实现坚硬岩层瞬时破断的数值模拟前处理方法,研究了结构瞬变影响下采场煤岩静态力学响应的阶变规律。结果表明:覆岩空间结构是由破裂面以外、采动影响范围以内不同岩性的岩层所组成的空间岩体结构,是其影响范围内的采场煤岩产生不同力学响应的内因。来压期间,由于坚硬岩层的破断具有瞬时性,导致覆岩空间结构发生瞬变,受此影响,采场煤岩的静态力学响应发生阶变,其本质上为一动力学过程。覆岩空间结构瞬变造成采场煤岩的应力场与位移场产生阶变,阶变集中于瞬变区域附近,距离瞬变区域越远,其阶变量越小。 展开更多
关键词 覆岩结构 周期来压 岩层破断 瞬变 静态力学响应
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水下钻孔破岩爆破振动衰减规律试验研究 被引量:2
7
作者 姚方明 范怀斌 +2 位作者 杨超 覃峰 陈其龙 《港工技术》 2022年第6期54-57,共4页
为控制和减少水下钻孔爆破水击波有害效应,研究水下钻孔爆破振动衰减规律,依托贵港二线船闸下游船墩前沿爆破施工区域,开展了水下钻孔爆破数据检测,测试水击波超压峰值、地震波振动数值。由于水击波传播过程中影响因素众多,难以进行精... 为控制和减少水下钻孔爆破水击波有害效应,研究水下钻孔爆破振动衰减规律,依托贵港二线船闸下游船墩前沿爆破施工区域,开展了水下钻孔爆破数据检测,测试水击波超压峰值、地震波振动数值。由于水击波传播过程中影响因素众多,难以进行精确计算。本文以解决实际工程问题为基本出发点,在研究水下钻孔爆破水击波传播规律的基础上,进行超压峰值传播衰减规律回归计算,综合分析水中冲击波有害效应影响规律。 展开更多
关键词 水下爆破 钻孔破岩 超压峰值 地震波 衰减规律
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The influence of microwave irradiation on rocks for microwaveassisted underground excavation 被引量:82
8
作者 Ferri Hassani Pejman M.Nekoovaght Nima Gharib 《Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering》 SCIE CSCD 2016年第1期1-15,共15页
Demand is growing for explosive-free rock breakage systems for civil and mining engineering, and space industry applications. This paper highlights the work being undertaken in the Geomechanics Laboratory of Mc Gill U... Demand is growing for explosive-free rock breakage systems for civil and mining engineering, and space industry applications. This paper highlights the work being undertaken in the Geomechanics Laboratory of Mc Gill University to make a real application of microwave-assisted mechanical rock breakage to fullface tunneling machines and drilling. Comprehensive laboratory tests investigated the effect of microwave radiation on temperature profiles and strength reduction in hard rocks(norite, granite, and basalt)for a range of exposure times and microwave power levels. The heating rate on the surface of the rock specimens linearly decreased with distance between the sample and the microwave antenna, regardless of microwave power level and exposure time. Tensile and uniaxial compressive strengths were reduced with increasing exposure time and power level. Scanning electron micrographs(SEMs) highlighted fracture development in treated basalt. It was concluded that the microwave power level has a strong positive influence on the amount of heat damage induced to the rock surface. Numerical simulations of electric field intensity and wave propagation conducted with COMSOL Multiphysics~ software generated temperature profiles that were in close agreement with experimental results. 展开更多
关键词 Microwaves Crack density Microwave-assisted tunnel boring rock breakage
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二氧化碳相变致裂技术研究进展与展望 被引量:36
9
作者 周盛涛 罗学东 +2 位作者 蒋楠 张宗贤 姚颖康 《工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2021年第7期883-893,共11页
二氧化碳相变致裂作为一种环境友好的绿色破岩技术,具有破岩效率高、振动小、无污染等优点,近年来已成为岩石破碎与开挖领域的热门研究课题,相关研究发展迅速.大量学者运用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对二氧化碳相变致裂技术进... 二氧化碳相变致裂作为一种环境友好的绿色破岩技术,具有破岩效率高、振动小、无污染等优点,近年来已成为岩石破碎与开挖领域的热门研究课题,相关研究发展迅速.大量学者运用理论分析、实验研究和数值模拟等手段对二氧化碳相变致裂技术进行了广泛探究,并取得了一些有益进展.通过对现有相关研究成果的调研分析,阐述了二氧化碳相变致裂技术的破岩机理,回顾了二氧化碳相变致裂荷载特征及其测试手段,归纳了致裂荷载表征方法,概括了致裂荷载与致裂效果的主要影响因素,分析了二氧化碳相变致裂的有害效应,总结了二氧化碳相变致裂技术在多领域的应用,并探讨了二氧化碳相变致裂当前存在的问题与未来挑战,以期为二氧化碳相变致裂技术的理论研究和工程应用推广提供参考. 展开更多
关键词 二氧化碳 岩石破碎 破岩机理 荷载特征 有害效应
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高压水射流作用下岩石破碎机理及过程的数值模拟研究 被引量:30
10
作者 倪红坚 王瑞和 张延庆 《应用数学和力学》 CSCD 北大核心 2005年第12期1445-1452,共8页
根据连续介质力学和有限元理论,给出了高压水射流破岩系统中流体和岩石的控制方程,并建立了相应的有限元列式.运用连续损伤力学和细观损伤力学理论,建立了适用于水射流破岩全过程分析的岩石损伤模型以及宏细观损伤的耦合模式.数值计算... 根据连续介质力学和有限元理论,给出了高压水射流破岩系统中流体和岩石的控制方程,并建立了相应的有限元列式.运用连续损伤力学和细观损伤力学理论,建立了适用于水射流破岩全过程分析的岩石损伤模型以及宏细观损伤的耦合模式.数值计算的结果较真实地反映了水射流破岩过程中,岩石的动态响应以及水射流动力学特性的演化过程,普通连续水射流破碎岩石主体所用的时间为毫秒量级,破岩的主要形式是卸载及射流冲击所产生的拉伸破坏,并呈“阶跃式”发展.数值计算与相关试验结果基本吻合,表明该分析方法是可行的,可用来指导高压水射流破岩理论的进一步研究及应用. 展开更多
关键词 水射流 岩石破碎 岩石损伤模型 流固耦合 有限元方法
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基于SPH-FEM耦合算法的后混合磨料水射流冲击破岩数值模拟研究 被引量:18
11
作者 米建宇 黄飞 +2 位作者 李树清 王荣荣 李丹 《振动与冲击》 EI CSCD 北大核心 2021年第16期132-139,共8页
采用SPH-FEM(smoothed particle hydrodynamics with finite element method)模拟了后混合磨料水射流在喷嘴中的混合过程,并研究了射流速度、磨料浓度以及岩石围压等因素对后混合磨料水射流破岩效果的影响规律。研究结果表明:在柱塞推动... 采用SPH-FEM(smoothed particle hydrodynamics with finite element method)模拟了后混合磨料水射流在喷嘴中的混合过程,并研究了射流速度、磨料浓度以及岩石围压等因素对后混合磨料水射流破岩效果的影响规律。研究结果表明:在柱塞推动下,水与磨料在喷嘴的混合段、收敛段与直线段分别获得加速,最终磨料的速度可增加至纯水速度的80%;岩石破碎深度随射流速度呈近似线性增加,而破碎宽度随射流速度变化不大;磨料射流较纯水射流的破岩损伤更加明显,岩石的损伤随磨料浓度呈先增大后减小的趋势;岩石的破碎深度随着围压的增加呈近似线性减小的趋势。数值模拟结果与破岩实验现象基本吻合,该研究结果可为磨料水射流破岩的应用提供一定的理论支撑。 展开更多
关键词 后混合磨料水射流 岩石破碎 磨料浓度 射流速度 围压作用
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高压水射流破岩能量耗散与释放机制 被引量:15
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作者 刘勇 陈长江 +2 位作者 刘笑天 魏建平 王登科 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第10期2609-2615,共7页
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... 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。 展开更多
关键词 水射流 破岩 岩石强度准则 能量屈服准则 射流速度
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高压水射流作用下岩石的损伤模型 被引量:13
13
作者 倪红坚 王瑞和 张延庆 《工程力学》 EI CSCD 北大核心 2003年第5期59-62,共4页
基于高压水射流破岩过程的分析,运用连续损伤力学和细观损伤力学理论,建立了适用于水射流破岩两个阶段的岩石损伤模型以及两个阶段岩石损伤的耦合模式。依据所建立的损伤模型,利用非线性动力有限元方法,对高压水射流破岩的全过程进行了... 基于高压水射流破岩过程的分析,运用连续损伤力学和细观损伤力学理论,建立了适用于水射流破岩两个阶段的岩石损伤模型以及两个阶段岩石损伤的耦合模式。依据所建立的损伤模型,利用非线性动力有限元方法,对高压水射流破岩的全过程进行了模拟,计算结果与试验规律基本一致。 展开更多
关键词 水射流 岩石破碎 损伤机理 损伤模型
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不同微波照射方式下岩石试样的内外升温特征试验 被引量:13
14
作者 高峰 邵焱 +2 位作者 熊信 周科平 曹善鹏 《岩土工程学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2020年第4期650-657,共8页
微波辅助机械破岩是实现硬岩非爆破连续开采的重要手段,开展微波照射方式对研究岩石的温度响应以及破坏机制具有重要的理论和实际意义。对花岗岩试样进行不同功率和时间的微波单次与循环加热、单侧与双侧加热试验,并开展试样加热前后的... 微波辅助机械破岩是实现硬岩非爆破连续开采的重要手段,开展微波照射方式对研究岩石的温度响应以及破坏机制具有重要的理论和实际意义。对花岗岩试样进行不同功率和时间的微波单次与循环加热、单侧与双侧加热试验,并开展试样加热前后的P波波速测试。结果表明,试样反向功率整体上随时间降低,且降低程度随功率增大而增大。试样内部温度高于表面温度,其变化具有明显的阶段特征,且在升温阶段存在“拐点”,表面温度从中心以辐射状向边缘逐渐降低。微波加热使试样内部产生热应力并导致裂纹产生和扩展,降低P波波速。采用单次、单侧、高功率和短时间的微波照射方式对试样进行加热,可以使试样温度升高更为显著。 展开更多
关键词 微波 岩石破碎 照射方式 温度 功率
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径向水平井直旋混合射流钻头破岩特性 被引量:11
15
作者 廖华林 李根生 +3 位作者 牛继磊 迟焕鹏 黄中伟 马东军 《应用基础与工程科学学报》 EI CSCD 北大核心 2013年第3期471-478,共8页
利用水射流破岩钻径向水平微小井眼技术是近年发展起来的开发低渗油气藏和提高原油采收率的新方法,目前各种单一射流尚无法同时实现钻大孔和钻深孔的目的.根据直射流和旋转射流特性,设计出一种兼具直射流与旋转射流优点的直旋混合射流钻... 利用水射流破岩钻径向水平微小井眼技术是近年发展起来的开发低渗油气藏和提高原油采收率的新方法,目前各种单一射流尚无法同时实现钻大孔和钻深孔的目的.根据直射流和旋转射流特性,设计出一种兼具直射流与旋转射流优点的直旋混合射流钻头.试验研究了冲蚀时间、驱动压力、喷距和围压等因素对直旋混合射流钻头破岩钻孔特性的影响.结果表明,直旋混合射流钻头所形成的射流兼具直射流和旋转射流特点,具有较好的扩孔能力和较大的钻孔深度,随着围压增加,直旋混合射流破岩能力降低.为径向侧钻微小井眼射流钻头设计提供了一种方案. 展开更多
关键词 微小井眼 水射流 破岩 油气增产 围压
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高压空化水射流破岩主要影响因素的研究 被引量:10
16
作者 卢义玉 葛兆龙 +2 位作者 李晓红 康勇 刘勇 《四川大学学报(工程科学版)》 EI CAS CSCD 北大核心 2009年第6期1-5,共5页
为了探讨高压空化水射流的空蚀能力与水力参数、岩石性质的相互关系及各参数影响破岩效果的内在机理,通过在不同泵压和围压条件下,针对不同孔隙率的岩石对高压空化水射流破碎岩石效果进行了一系列实验研究。结果表明:空蚀效果(空蚀质量... 为了探讨高压空化水射流的空蚀能力与水力参数、岩石性质的相互关系及各参数影响破岩效果的内在机理,通过在不同泵压和围压条件下,针对不同孔隙率的岩石对高压空化水射流破碎岩石效果进行了一系列实验研究。结果表明:空蚀效果(空蚀质量、空蚀深度)随泵压增加成二次函数关系增加,随围压增加成二次函数关系减少;空泡云长度随泵压的增加而增大,随围压的增大而减小,并能较好的拟合成三次曲线函数关系,空泡云长度直接决定有效靶距,从而影响空蚀效果;本实验条件下,泵压在7 MPa时发生空化现象,并能破碎单轴抗压强度为96MPa的砂岩;岩石的孔隙率对空化水射流的破岩能力影响较大,孔隙率越高的岩石越容易被空化水射流破碎。 展开更多
关键词 高压空化水射流 岩石破碎 围压 泵压
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磨料气体射流冲蚀磨损岩石特征分析 被引量:9
17
作者 刘勇 魏建平 +1 位作者 王登科 刘笑天 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2018年第11期3033-3041,共9页
磨料气体射流在辅助钻孔和卸压增透时,能够避免塌孔,从而提高采出率。明确磨料气体射流破岩特征是推广磨料气体射流应用的重要理论基础。但目前的磨料气体射流冲蚀磨损模型忽略了反射磨料的作用。为此,开展了不同磨料种类和不同靶距条件... 磨料气体射流在辅助钻孔和卸压增透时,能够避免塌孔,从而提高采出率。明确磨料气体射流破岩特征是推广磨料气体射流应用的重要理论基础。但目前的磨料气体射流冲蚀磨损模型忽略了反射磨料的作用。为此,开展了不同磨料种类和不同靶距条件下,磨料气体射流冲蚀灰岩实验,采用电镜扫描冲蚀坑不同区域的冲蚀特征进行分析,结合离散元模型分析磨料在冲蚀灰岩过程中的运动轨迹,明确磨料气体射流冲蚀磨损特征以及反射磨料的作用。得出磨料气体射流冲蚀灰岩时,冲蚀坑的形态大致为倒圆锥形,在冲蚀坑底部存在环形平台,环形平台下面为类球体状的冲蚀坑底部。造成这种冲蚀坑形态的主要原因为磨料气体射流流场结构的特殊性,在磨料气体射流轴心和边界处存在环形区域,环形区域内没有磨料存在。轴心处入射磨料是形成类球体的主要因素,磨料反射后趋向环形区域运动,在反射过程中,扩大了类球体和冲蚀坑直径,并形成了环形平台。类球体底部是以入射磨料的冲击应力波导致岩石破坏,类球体侧面是反射磨料造成的多次塑性变形,环形平台处存在入射磨料导致的塑性变形和反射磨料导致的疲劳破坏,冲蚀坑侧面主要以反射磨料产生疲劳破坏为主。磨料硬度对煤岩体冲蚀磨损诱因和磨损破坏特征没有影响。但较硬磨料冲蚀煤岩表面具有更高的粗糙度,同时具有更高的破岩效率。 展开更多
关键词 磨料气体射流 磨料磨损 破岩 二次冲蚀 反射磨料 卸压增透
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岩石单轴冲击加载破碎特征分析 被引量:8
18
作者 唐志强 李皋 +3 位作者 石祥超 李泽 彭尧 包恒 《应用力学学报》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期1076-1081,1258,共7页
采用改进后的立式机架结构Φ50mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,研究并分析了火山碎屑岩、砂岩在不同冲击气压下的破坏特征差异和原因以及最大峰值应力。结果表明:岩石破碎的最大峰值应力与冲击气压呈线性增长关系;硬度和脆性较高的火... 采用改进后的立式机架结构Φ50mm分离式霍普金森压杆(SHPB)装置,研究并分析了火山碎屑岩、砂岩在不同冲击气压下的破坏特征差异和原因以及最大峰值应力。结果表明:岩石破碎的最大峰值应力与冲击气压呈线性增长关系;硬度和脆性较高的火山碎屑岩以劈裂破坏为主,硬度不高、塑性较强的砂岩以压碎破坏为主;砂岩独特的破碎形式与应力波的弹性固定端反射条件相关,岩石的破坏形式与破碎形态的差异、岩石自身性质、应力波密切相关。 展开更多
关键词 霍普金森压杆 冲击加载 破碎 应力波 特征分析
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径向不耦合装药爆压消峰作用及其对岩石破裂范围影响 被引量:3
19
作者 范勇 吴凡 +2 位作者 冷振东 杨广栋 赵小华 《兵工学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2024年第1期131-143,共13页
弄清单孔爆破岩石破裂规律是揭示群孔爆破岩石破碎机理的基础。从理论上阐明了单孔爆破岩石破裂机理,采用高能爆轰炸药模型和混凝土损伤模型,分别模拟了空气与水不耦合装药下单孔爆破的应力变化过程、裂纹扩展过程以及不耦合系数为1.0~... 弄清单孔爆破岩石破裂规律是揭示群孔爆破岩石破碎机理的基础。从理论上阐明了单孔爆破岩石破裂机理,采用高能爆轰炸药模型和混凝土损伤模型,分别模拟了空气与水不耦合装药下单孔爆破的应力变化过程、裂纹扩展过程以及不耦合系数为1.0~3.5时岩石粉碎区与裂隙区大小;分析了炮孔壁上爆破压力峰值、粉碎区与裂隙区的大小随不耦合系数的变化规律。研究结果表明:由于不同介质的影响,空气不耦合装药结构对于爆压的削峰作用约是水不耦合装药结构的2倍;当不耦合系数介于1.0~3.5时(药卷直径不变),空气不耦合装药下粉碎区直径介于4.44~1.59倍炮孔直径,裂隙区直径介于22.5~7.62倍炮孔直径;水不耦合装药下粉碎区直径介于4.44~2.74倍炮孔直径,裂隙区直径介于22.5~10.67倍炮孔直径。 展开更多
关键词 单孔爆破 岩石破裂 不耦合系数 装药结构 粉碎区 裂隙区
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移动线形激光破岩耦合场仿真分析及实验研究 被引量:6
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作者 邓嵘 张文汀 +1 位作者 康民强 敬斌杰 《激光与红外》 CAS CSCD 北大核心 2019年第5期535-542,共8页
将激光技术与传统钻井技术相结合以实现高效破岩在油气开采领域具有极其重要的价值与前景。目前国内对静止点光束作用于岩石的破碎规律有一定的研究,而未对移动及不同形状激光束作用于岩石的破碎规律做相关研究。本文以实际钻井工况为背... 将激光技术与传统钻井技术相结合以实现高效破岩在油气开采领域具有极其重要的价值与前景。目前国内对静止点光束作用于岩石的破碎规律有一定的研究,而未对移动及不同形状激光束作用于岩石的破碎规律做相关研究。本文以实际钻井工况为背景,建立线形激光能量场分布数值模型,通过传热学相关理论建立了移动线形激光温度场分布数值模型。采用COMSOL Multiphysics有限元仿真软件对移动线形激光作用花岗岩过程进行了热力耦合瞬态仿真,得到了移动线形激光作用花岗岩温度场的分布规律,以莫尔-库伦破坏准则为依据,仿真模拟了激光热应力作用下花岗岩的破损形貌。通过实验数据与仿真结果对比,验证了移动线形激光破岩温度场分布数值模型的合理性。由激光辐照前后花岗岩密度、孔隙度、单轴抗压强度的变化程度,得到了上述参数下激光对岩石损伤的相关数据,对合理匹配激光、机械两部分相关参数提供了一定数据支撑。 展开更多
关键词 激光技术 移动线形激光 数值模拟 有限元仿真 岩石破碎
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