金刚石钻头的碎岩问题.pdf

年第期探矿士程金刚石钻头的碎岩问题成都地质学院石永泉提要阐述了金刚石钻头碎岩机理。提出岩石受钻头线载荷作用观点,并从碎岩机理出发,依钻头所受的外力、钻头结构及特点、岩石性质,推导出了钻头钻速公式。一、金刚石钻头碎岩机理国内外关于金刚石破碎岩石的观点较多,根据许多学者的实验和观点,可以整理归纳如下在两向载荷作用下,金刚石破碎岩石的效 果比单向静压人好得多,金刚石钻头有一定的切削作用。对具有较明显塑性岩石,这种切削作用较明显对于弹塑性较小的岩石及脆性岩石,这种切削作用不明显。这是由于高转数的金刚石钻进时,这种岩石时间作用因素极为显著,抗压人强度提高,并且因钻机能力和管材强度等原因,加在钻头上的压力并不大。当然孕镶金刚石钻头钻进时仍有一定克取作用。金刚石钻进中经常遇到的是后一种岩石。金刚石在两向载荷同时作用对岩石进行 破 碎时,岩石内部存在有压应力区和张应力区,在靠近金刚石移动的后部产生张应力,由午岩石抗压强度是抗张强度的一倍,所以这种张应力对岩石的裂隙和矿物集合体边界薄弱面的扩展,起主导作用。这一作用对弹塑性较小的岩石尤为明显。因此金刚石钻进中主要是由张应力破碎岩石。二、钻进中,钻头每粒金刚石上施加的力对钻头上的金刚石形状一般不专门控制,所以将单粒金刚石看成是球形。表镶金刚石钻头胎体端 面上的金刚石颗粒数,为一。式中胎体中金刚石浓度每粒 金刚石截面面积的平均值若知金刚 石目数,可查到其粒径,则万护若知克拉中金刚石数量,密度。则犷令称漂瓢,式中,“刚石,、刀、,、符号同前。钻进中每粒金刚石上作用着轴向力,水平 力,为计算方便作如下假设金刚石钻头出刃均匀,金刚石钻头钻进平稳。于是,无论表镶金刚石钻头,还是孕镶金刚石钻头,为,二,式中作用在钻头上的轴压力。对于表镶金刚石钻头乌为二份一。“一“凡“”火资。一。,卜十仍“”“一”,。式中刃加在钻头上回转破岩扭矩金刚石颗粒与钻头中心距离,刁,二一一川二一卫止卫七一名一“式中、钻头内外径水口长度。水口数 量,口表镶金刚石浓度 粒一孕镶金刚石钻头胎体端面金刚石颗粒数为刀,、刀、,、。符号同前同理,对于孕镶金刚石钻头凡为凡几了了尤。、。、二二忍一常一二一”咨。刀聋一凡,“一一沪,二二一呈一。圣卫二生生、,式中符一号同前。三、钻头机械钻速计算金刚石钻头破岩机理前面已述,金刚石钻头碎岩主要是张力破碎和切削破碎。首先计算单粒金刚石碎年第期探矿士程金刚石钻头的碎岩问题成都地质学院石永泉提要阐述了金刚石钻头碎岩机理。提出岩石受钻头线载荷作用观点,并从碎岩机理出发,依钻头所受的外力、钻头结构及特点、岩石性质,推导出了钻头钻速公式。一、金刚石钻头碎岩机理国内外关于金刚石破碎岩石的观点较多,根据许多学者的实验和观点,可以整理归纳如下在两向载荷作用下,金刚石破碎岩石的效 果比单向静压人好得多,金刚石钻头有一定的切削作用。对具有较明显塑性岩石,这种切削作用较明显对于弹塑性较小的岩石及脆性岩石,这种切削作用不明显。这是由于高转数的金刚石钻进时,这种岩石时间作用因素极为显著,抗压人强度提高,并且因钻机能力和管材强度等原因,加在钻头上的压力并不大。当然孕镶金刚石钻头钻进时仍有一定克取作用。金刚石钻进中经常遇到的是后一种岩石。金刚石在两向载荷同时作用对岩石进行 破 碎时,岩石内部存在有压应力区和张应力区,在靠近金刚石移动的后部产生张应力,由午岩石抗压强度是抗张强度的一倍,所以这种张应力对岩石的裂隙和矿物集合体边界薄弱面的扩展,起主导作用。这一作用对弹塑性较小的岩石尤为明显。因此金刚石钻进中主要是由张应力破碎岩石。二、钻进中,钻头每粒金刚石上施加的力对钻头上的金刚石形状一般不专门控制,所以将单粒金刚石看成是球形。表镶金刚石钻头胎体端 面上的金刚石颗粒数,为一。式中胎体中金刚石浓度每粒 金刚石截面面积的平均值若知金刚 石目数,可查到其粒径,则万护若知克拉中金刚石数量,密度。则犷令称漂瓢,式中,“刚石,、刀、,、符号同前。钻进中每粒金刚石上作用着轴向力,水平 力,为计算方便作如下假设金刚石钻头出刃均匀,金刚石钻头钻进平稳。于是,无论表镶金刚石钻头,还是孕镶金刚石钻头,为,二,式中作用在钻头上的轴压力。对于表镶金刚石钻头乌为二份一。“一“凡“”火资。一。,卜十仍“”“一”,。式中刃加在钻头上回转破岩扭矩金刚石颗粒与钻头中心距离,刁,二一一川二一卫止卫七一名一“式中、钻头内外径水口长度。水口数 量,口表镶金刚石浓度 粒一孕镶金刚石钻头胎体端面金刚石颗粒数为刀,、刀、,、。符号同前同理,对于孕镶金刚石钻头凡为凡几了了尤。、。、二二忍一常一二一”咨。刀聋一凡,“一一沪,二二一呈一。圣卫二生生、,式中符一号同前。三、钻头机械钻速计算金刚石钻头破岩机理前面已述,金刚石钻头碎岩主要是张力破碎和切削破碎。首先计算单粒金刚石碎。年第期探矿土程瞬“侧恻翁降采测赓袜宋肠二任棘一居洛砚、奋一入、以。台、海、一尹。闪尸叫,峭”侧燕吸袱擎御。次翎照友孚囚的。叫囚哪。仍帅。工闪。的蕊叫月。工划探址卞软腔城方拭令翻期名任律叹侧密任书招锗粼却苏飒去酬彭翅枷爆钟伽膝淤扭俗测属职蜓嵘迥芝”坦的。工。的。工哪的。的的。对刀。尸层周推一斜林二。之匀。仍帅之付芝甘州、汤 三,叫州”之付白层霭。屯之召蒸“叭湘嵌械泌口工。之。”卜峨”艺工。“、叫。占的“衡州众层“。之国”礼之。州”沈叫。尽叫。工”之之召”了产曰洲。叫“之门加写仍。屯之洲”三。之。们”之易。的”袱之洲问”众彭孤理扁荆据湘拢闷芝卜。、月备艺的”屯加率压门芝巾。卜“匀湘自窦韶乌芝“州写哪”。屯湘退谬鸽刻澳湘洲吕二、口书令。日戈哪。”的。“创叭三叫的导”自尸一三的。的”拍之卜尸,的冬尸已二工认口长令的飞乙翼的的”叭洲洲汤哪“二沁尸的。雳。自卜内 白忍嗯二 助“、认口书令闪日口寻。钓“创卜工洲尸的哪“万州一尸 瞬的“自叭三三的冬洲曰洲脚妇“、已书令匀护三日怨”的么次岭的。创卜烈峭洲洲的萄的“工三口州的的“灼勺么工的的冬尸曰三必“、协口关令丫契。对价臼岛写”尸尸的。的”内自卜闷的冬城龚水据认衅日举推骤限水据枷哥璐外闷园叫姻代仪衅骚据蟾从水据枷济堪服闷 因叫签以连撅崖叫海兴霎撅习竹水据枷淡冲豆胡攀外纲以长门希创日娜曦水据枷淡催外牌因叫连识违关绷举海匕枷帐阅水据狈淡晕粥萎以佩以生州以静妈水据探矿工程年第期。一卜普哪。一,一,将式代人式得孕镶金刚石钻 头钻。尸,口“落万“速刃,理叹刀一圣皿里垫丝丝,日、十一儿艺冗尸。叮气。里一矛一三川墓一。一产对于表镶金刚石钻头钻进弹塑性较小的岩石或脆性岩石时,很小可略,则钻速为。型些二一泄旦侧川一川月兀叹旦”孟一。萝一产参考东煤公司煤田地质局哈尔滨科研所编的钻头技术图册资料,对其中一种天然表镶双管钻头由地矿部勘探技术研究所生产的钻速进行上述公式验算。已知条件见表。将,、代入式得夕将、,、。、代人式得几二侧尸层尸二将尸二、。、口、口、,。、夕代入式得类似地,可计算出另外种钻头的钻速见附表,与图册资料里的使用效果对照,结果二者相关性很好,它们变化的趋势是一致的,相对误差为一。产生的误差主要是由于式、是在孔底冲洗条件良好的情况下推出的,而在实际钻进中,难免孔底留下岩屑,有时会发生重复破碎。因此可根据实际情况,加上修正系数。弄清金刚石钻头碎岩机理,计算钻头钻速,对于优化钻进、制定生产计划及成本预算、岩石可钻性分级等有重要意义。主要参考文献苏布加耶夫 等人造金 刚石在地 质 勘 探 钻进中的应用地质出版社,屠厚泽、高森岩石破碎学地质出版社,徐芝纶弹性力学人民教育出版社,东煤公司煤田地质局哈尔滨科研所钻头技术图册煤炭出版社,从哪口“郡只,毗刀胡毋,卯、,飞刀刀叩时,朋叩彻巴兰上竺巴止班巴之忠上些之望盟当留留盟上接第页瓜“凡”伽尸试那。”通,址刀山,留邵时甲了今。上”叨扭”卯又叩,似,只刀印,阅了刀韶月