牙轮钻工作参数与岩体强度对应关系的理论分析与实验研究

郭汝坤; 冯春; 李战军; 乔继延; 李世海

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牙轮钻工作参数与岩体强度对应关系的理论分析与实验研究

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以露天矿开采为背景,基于牙轮钻单齿冲击压入破岩的机理,借助理论分析及现场实验,建立了牙轮钻的工作参数(进尺速度、钻杆轴压、转速)与岩体强度(黏聚力、内摩擦角)的对应关系。理论分析时,基于布西内斯科问题弹性力学解和Drucker-Prager塑性准则,给出了单齿压入破碎区域的几何形态,建立了单齿破岩体积与钻杆轴压、黏聚力、内摩擦角间的函数关系;并根据钻杆旋转一周单齿破岩体积的累积量和宏观破岩体积相等,建立了进尺速度、转速与单齿破岩体积的对应关系。理论分析的结果表明,单齿作用下,破碎区域基本呈椭球形,并在压入点附近的表层出现薄层破碎;进尺速度与转速呈线性关系,进尺速度与钻杆轴压呈3/2次方的关系,进尺速度与黏聚力呈-3/2次方的关系,内摩擦角对进尺速度的影响可以忽略。在鞍千矿南采区进行了牙轮钻钻进规律的现场实验,研究了进尺速度与钻杆轴压、转速、黏聚力间的对应关系,得到了与理论分析一致的结果。研究成果可以为牙轮钻工作参数的优化设计及岩体强度的动态测试提供依据。

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来源
《岩土工程学报》 |2016年第7期|1221-1229|共9页
作者
郭汝坤; 冯春; 李战军; 乔继延; 李世海;
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作者单位

中国科学院力学研究所流固耦合系统力学重点实验室;

广东宏大爆破股份有限公司;

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原文格式 PDF
正文语种 chi
中图分类岩石（岩体）力学及岩石测试;
关键词
牙轮钻; 单齿破岩体积; 轴压; 进尺速度; 岩体强度; D-P塑性准则;

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