斧形PDC齿破岩规律数值模拟研究 被引量：11

1

作者 邹德永 陈雅辉 +1 位作者 赵方圆 崔煜东 《特种油气藏》 CAS CSCD 北大核心 2021年第6期137-143,共7页

斧形PDC齿具有独特的齿形,在破岩实验中表现出更好的破岩性能。但斧形PDC齿破岩规律和工作参数及齿形的优选方法不明确。因此,利用ABAQUS软件建立了斧形PDC齿切削岩石的三维有限元模型,通过有限元数值模拟方法分析后倾角、斧刃角对斧形... 斧形PDC齿具有独特的齿形,在破岩实验中表现出更好的破岩性能。但斧形PDC齿破岩规律和工作参数及齿形的优选方法不明确。因此,利用ABAQUS软件建立了斧形PDC齿切削岩石的三维有限元模型,通过有限元数值模拟方法分析后倾角、斧刃角对斧形PDC齿破岩效果的影响。结果表明:后倾角为15°时,斧形PDC齿破岩效率最高;在后倾角相同的情况下,斧刃角越小,切向裂纹越易于向岩石内部发展,最优斧刃角为110°。根据模拟结果,优化了斧形PDC齿钻头外形参数,并在现场试验中获得较好的效果。该研究结果可为斧形PDC齿钻头优化设计提供重要依据。 展开更多

关键词 斧形PDC齿 后倾角 斧刃角 破岩规律

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采动破碎岩体的动态碎胀性物理模拟的研究 被引量：6

2

作者 张俊英 《选煤技术》 CAS 北大核心 2006年第B09期69-72,共4页

通过相似材料模拟试验,研究了长壁全采、部分开采条件下不同区域、不同高度采动破碎岩体的动态碎胀变化规律,总结出长壁全采时位于采空区边界内附近的破碎岩体碎胀系数最大,条带部分开采比长壁全采时岩体的碎胀系数小得多,部分开采时岩... 通过相似材料模拟试验,研究了长壁全采、部分开采条件下不同区域、不同高度采动破碎岩体的动态碎胀变化规律,总结出长壁全采时位于采空区边界内附近的破碎岩体碎胀系数最大,条带部分开采比长壁全采时岩体的碎胀系数小得多,部分开采时岩体的碎胀系数随高度波浪变化及在加载时煤层区域可压缩量较大的重要规律。 展开更多

关键词 采动 破碎岩体 碎胀 规律

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岩石切削损伤后PDC齿破岩规律探讨 被引量：9

3

作者 伍开松 廖飞龙 《石油机械》 北大核心 2014年第5期29-33,共5页

研究岩石切削损伤后PDC齿的破岩规律可以为PDC钻头的设计以及布齿提供依据。从PDC钻头齿的实际工作特点出发,考虑了受损岩石中残余应力以及裂隙对PDC齿切削破岩的影响,研究了岩石切削损伤后PDC齿的破岩机理。同时基于ABAQUS软件开发了PD... 研究岩石切削损伤后PDC齿的破岩规律可以为PDC钻头的设计以及布齿提供依据。从PDC钻头齿的实际工作特点出发,考虑了受损岩石中残余应力以及裂隙对PDC齿切削破岩的影响,研究了岩石切削损伤后PDC齿的破岩机理。同时基于ABAQUS软件开发了PDC齿切削岩石损伤前、后的有限元仿真程序,通过对比岩石损伤前后的切削比功得知,PDC齿切削破碎单位体积受损岩石所消耗的功比破碎单位体积未受损岩石的功小26.9%。这说明在PDC齿一次切削加卸载作用后,在形成的切削表面附近产生了残余应力及裂纹,使下一次切削的破岩效率提高。 展开更多

关键词 PDC齿 损伤岩石 破岩规律 切削比功 接触力 残余应力 仿真

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硅质白云岩PDC钻头齿型优选实验研究 被引量：7

4

作者 邹德永 任尊亮 +2 位作者 陈雅辉 潘龙 崔煜东 《钻采工艺》 CAS 北大核心 2021年第6期19-24,共6页

当钻遇硅质白云岩地层时,由于对PDC钻头齿破碎硅质白云岩地层的规律认识不清、选齿的盲目性,造成钻头出现打滑、崩齿、使用寿命短等问题。文章对可钻性级值为6.8级的硅质白云岩进行了常规齿、斧形齿及三棱齿的单齿破岩效率实验。通过实... 当钻遇硅质白云岩地层时,由于对PDC钻头齿破碎硅质白云岩地层的规律认识不清、选齿的盲目性,造成钻头出现打滑、崩齿、使用寿命短等问题。文章对可钻性级值为6.8级的硅质白云岩进行了常规齿、斧形齿及三棱齿的单齿破岩效率实验。通过实验结果发现,在相同切削条件下,斧形齿吃入岩石的深度最大,在切削岩石的过程中受到的切向力最小,发生粘滑振动的概率更低;其次为三棱齿;常规齿吃入岩石的深度最小,受到的切向力最大,发生粘滑振动的概率更高。其中,常规齿受到的切向力标准值是斧形齿的2.6倍,三棱齿受到的切向力标准值是斧形齿的1.7倍。通过对斧形齿破岩规律研究,斧刃角110°、直径13 mm的斧形齿的后倾角设置为15°时破岩效率最高。研究结果对适用于硅质白云岩地层PDC钻头切削齿的选型和钻头优化设计提供了重要依据。 展开更多

关键词 硅质白云岩 单齿破岩效率实验 斧形齿 切向力 粘滑振动 破岩规律

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干冰聚能静态破岩技术振动规律与频谱特征

5

作者 张强 叶武 +5 位作者 奚灵智 杨槐 胡少斌 李晨 庞烁钢 颜正勇 《科技通报》 2024年第3期92-98,108,共8页

为了明确干冰聚能静态破岩技术诱发振动的影响范围及规律,本文利用微震监测系统对干冰聚能静态破岩过程进行全程监测,获得了干冰聚能静态破岩和机械破岩诱发的振动信号,对其振动规律与频谱特征进行对比分析。得出如下结论:干冰聚能静态... 为了明确干冰聚能静态破岩技术诱发振动的影响范围及规律,本文利用微震监测系统对干冰聚能静态破岩过程进行全程监测,获得了干冰聚能静态破岩和机械破岩诱发的振动信号,对其振动规律与频谱特征进行对比分析。得出如下结论:干冰聚能静态破岩诱发振动速度在3 m距离处即降到了25 mm/s以下,可满足爆破振动安全允许标准;诱发的振动频率主要分布在100 Hz以下,与镐头机诱发的振动相比,振动频率在50 Hz以下的成分更多、幅值更大,低频成分更多;诱发振动速度随震源距离增加呈乘幂函数衰减,比机械破岩引起的振动影响范围更小;边坡加速了干冰聚能静态破岩诱发振动速度的衰减,坡度越陡,振动速度沿该方向的衰减越剧烈,干冰聚能静态破岩技术未使用危险爆炸品,与炸药破岩相比没有审批、运输限制,现场施工安全环保。研究结果对干冰聚能静态破岩技术的现场应用具有指导作用。 展开更多

关键词 干冰 气动破岩 振动规律 衰减规律 频谱特征

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滚刀载荷监测及刀盘载荷分布规律实验研究 被引量：6

6

作者 孙振川 陈雪峰 杨延栋 《科学技术与工程》 北大核心 2021年第26期11383-11388,共6页

为了获取滚刀载荷、建立刀盘载荷分布规律,为岩石隧道掘进机(TBM)高效掘进参数控制提供指导,通过分析单刃滚刀和中心双联滚刀结构形式,开发了滚刀载荷测试的传感器安装结构及测力传感器,研发了适用于TBM掘进模态综合实验平台的滚刀载荷... 为了获取滚刀载荷、建立刀盘载荷分布规律,为岩石隧道掘进机(TBM)高效掘进参数控制提供指导,通过分析单刃滚刀和中心双联滚刀结构形式,开发了滚刀载荷测试的传感器安装结构及测力传感器,研发了适用于TBM掘进模态综合实验平台的滚刀载荷监测系统;通过开展不同贯入度、不同刀间距及不同滚刀布置方式的多滚刀回转式破岩实验,基于实验结果建立了滚刀载荷分布规律,结果表明:滚刀载荷在空间域上随安装半径的增大而增大,临空面的产生和滚刀立体布置有利于滚刀破岩,贯入度与滚刀载荷呈幂函数关系。研究结果可为TBM刀盘设计和掘进参数的控制提供参考依据。 展开更多

关键词 破岩实验 刀盘刀具 滚刀载荷 监测系统 载荷分布规律

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深井高温岩石破岩机理及生热分析 被引量：6

7

作者 陈浩 李邦润 +3 位作者 蔡灿 谢松 曹煜磊 杨迎新 《石油机械》 北大核心 2021年第1期1-10,共10页

为了提高深井高温地层PDC齿的破岩效率,分别将花岗岩和砂岩加热至不同温度以模拟深部井底高温岩石,结合岩石岩性及其在高温条件下的力学特性,进行PDC单齿切削破岩室内试验,利用切削力传感器、高速摄影机和热红外成像仪对不同温度岩样的... 为了提高深井高温地层PDC齿的破岩效率,分别将花岗岩和砂岩加热至不同温度以模拟深部井底高温岩石,结合岩石岩性及其在高温条件下的力学特性,进行PDC单齿切削破岩室内试验,利用切削力传感器、高速摄影机和热红外成像仪对不同温度岩样的切削力、破岩过程和切削温度场进行深入分析。分析结果表明:花岗岩和砂岩均存在使自身力学特性发生较大变化的临界温度,超过该临界温度切削效率和切削生热将发生突变,当花岗岩温度低于其临界温度、砂岩温度高于其临界温度时可大大提高PDC钻头的破岩效率;花岗岩和砂岩受温度影响力学特性的变化规律不同,而在不同温度条件下它们自身的力学特性也存在差异,特别是突破临界温度值后会产生较大的变化;钻井作业时可根据不同岩石及它们在不同温度环境下呈现出的力学特性,科学制定钻井方案,降低破岩难度,提高钻井效率。所得结论可为高温地层高效钻井和配套PDC钻头设计提供理论指导和技术支撑。 展开更多

关键词 深井钻井 高温地层 PDC齿 破岩机理 生热规律 砂岩 切削力 温度场

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基于岩石表面位移场的超声波振动下花岗岩损伤特性试验研究 被引量：1

8

作者 张程 赵大军 +1 位作者 张书磊 周宇 《钻探工程》 2021年第3期39-45,共7页

超声波振动碎岩技术作为解决硬岩钻进难题的新方法,其技术可行性受到国内外学者的大量验证,但是对于超声波振动下硬岩破碎机理的认识还存在不足。超声波振动下岩石表面径向响应位移与内部损伤状态存在着必然的联系,本文通过监测岩石在... 超声波振动碎岩技术作为解决硬岩钻进难题的新方法,其技术可行性受到国内外学者的大量验证,但是对于超声波振动下硬岩破碎机理的认识还存在不足。超声波振动下岩石表面径向响应位移与内部损伤状态存在着必然的联系,本文通过监测岩石在超声波振动过程中表面不同深度处的径向响应位移,利用应力波传播理论从能量耗散角度分析了岩石表面不同深度监测点径向响应位移的时空演化与岩石内部损伤发展的关系,得出超声波振动下岩石损伤主要由振动头高频冲击岩石造成的Hertz锥形环状裂纹和超声波振动交变应力产生的疲劳拉伸裂纹造成的,Hertz锥形环状裂纹的扩展深度为10 mm,疲劳损伤裂纹主要在10~20 mm深度处产生,超声波振动下岩石发生局部宏观破碎前存在着明显的径向响应位移征兆,岩石表面径向响应位移可以作为超声波振动下的破坏判据。本文的研究对于丰富超声波振动下硬岩的破碎机理具有重要意义。 展开更多

关键词 超声波振动 振动碎岩 花岗岩 径向响应位移 损伤破碎规律

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煤岩冲击破碎趋势的几何准则

9

作者 丰建荣 赵建泽 田取珍 《太原理工大学学报》 CAS 2001年第5期527-528,532,共3页

基于介质非协调转动将产生裂缝的思想 ,运用断裂力学、弹性力学相关理论 ,提出了煤岩冲击破碎的几何准则 ,用来分析预测煤岩的冲击破碎趋势 。

关键词 煤岩 冲击破碎 几何准则 介质非协调转动 采矿作业 最大拉应变理论

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特殊条件火成岩变形破断的微震活动规律分析

10

作者 刘辉 《煤矿安全》 CAS 北大核心 2014年第7期183-186,共4页

通过对海孜煤矿762工作面上覆厚度较薄、变化大、整体性较差的火成岩的微震监测,分析了此特殊条件火成岩变形破断的微震活动规律。结果表明,火成岩下微震活动以低能量震动为主,0～200 J的占83.1%,不会对工作面的回采构成顶板动力威胁;... 通过对海孜煤矿762工作面上覆厚度较薄、变化大、整体性较差的火成岩的微震监测,分析了此特殊条件火成岩变形破断的微震活动规律。结果表明,火成岩下微震活动以低能量震动为主,0～200 J的占83.1%,不会对工作面的回采构成顶板动力威胁;火成岩的破断形式为分层破断,并非整体劈裂破断;火成岩破断微震信号的频谱特性为振幅小、持续时间短、衰减快;主要频带范围为0～200 Hz,主频在50 Hz和150 Hz左右,呈现"双峰值"现象。此规律的获得,可以为类似条件火成岩破断的监测与预警提供有效的途径。 展开更多

关键词 火成岩 微震监测 变形破断 微震活动规律 频谱特性

原文传递

采动影响下黄河北煤田顶板破断过程研究

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作者 尚继斌 张贵银 《现代矿业》 CAS 2020年第11期206-207,211,共3页

为分析采动影响下黄河北煤田顶板破断过程,利用离散元数值模拟软件UDEC模拟黄河北煤田薄煤层采场顶板破断过程,得到薄煤层采场上覆岩层运动规律参数,即直接顶、基本顶初次来压步距和周期来压步距,结合相关理论进行对比分析,丰富和完善... 为分析采动影响下黄河北煤田顶板破断过程,利用离散元数值模拟软件UDEC模拟黄河北煤田薄煤层采场顶板破断过程,得到薄煤层采场上覆岩层运动规律参数,即直接顶、基本顶初次来压步距和周期来压步距,结合相关理论进行对比分析,丰富和完善薄煤层采场上覆岩层运动规律,为采场顶板的控制设计提供依据。 展开更多

关键词 薄煤层 矿山压力 数值模拟 顶板破断 运动规律 岩层控制

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鄂尔多斯矿区高位厚硬岩层破断机理及响应规律

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作者 高中祥 曲治 +1 位作者 李友 陈淼 《煤炭与化工》 CAS 2023年第5期28-32,共5页

掌握高位厚硬岩层破断机理及破断响应规律对于煤矿动力灾害防控具有重要作用。以营盘壕煤矿2201、2202工作面为背景,建立高位厚硬岩层破断的力学模型,得到高位厚硬岩层破断力学公式。将营盘壕煤矿各项地质数据带入力学模型、公式计算,得... 掌握高位厚硬岩层破断机理及破断响应规律对于煤矿动力灾害防控具有重要作用。以营盘壕煤矿2201、2202工作面为背景,建立高位厚硬岩层破断的力学模型,得到高位厚硬岩层破断力学公式。将营盘壕煤矿各项地质数据带入力学模型、公式计算,得到2201工作面开采时高位厚硬岩层不破断;2202工作面开采时,高位厚硬岩层预计在双工作面见方范围内发生破断,并详细分析高位厚硬岩层破断全过程。通过对开采营盘壕煤矿2202工作面期间的大能量事件进行监测,验证了2202工作面开采至双工作面见方时,高位厚硬岩层发生破断并释放大量能量。本文研究成果为研究类似地质条件下高位厚硬岩层破断机理及规律响应提供了科学指导。 展开更多

关键词 高位厚硬岩层 厚板理论 破断规律 响应特征 微震

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