冲旋钻头破岩机理仿真研究

介绍了冲旋钻井中冲旋钻头与岩石互作用有限元模型的建立过程，并对冲旋钻头在冲击旋转和单纯冲击载荷作用下的破岩过程进行了计算机仿真研究，描述了冲旋钻头破岩过程，求出了相应的钻头破碎岩石的深度、体积时程关系对比曲线，揭示了冲旋钻头的破岩机理——钻头在冲旋作用下破碎岩石的过程可分为4个阶段、钻头破碎岩石深度主要取决于冲击作用而与旋转作用关系不大、破岩体积在冲旋作用下比单纯冲击载荷作用下要大一倍左右，为冲旋钻头在石油工业中的进一步推广应用提供了理论依据。     

牙轮钻头牙齿与岩石垂向互作用仿真模型

建立钻头牙齿与岩石的互作用仿真模型是实现钻头与岩石互作用仿真研究的核心问题之一。本文以岩石破碎力学为基础，从钻头牙齿与岩石的互作用特.点出发，突破通常的力/侵深曲线描述方法，推导出了钻头牙齿与岩石垂向互作用仿真模型。并在该模型中用岩石硬度、塑性系数和弹性系数来反映岩石的力学性质，从而使模型具有较宽的应用范围。     

损伤是影响岩石强度的重要因素

本文重点阐述了损伤对岩石强度的影响，提出了损伤对岩石破碎过程的力学反映。并获取了传压系数，传剪系数与岩石强度及损伤因子间的关系。     

分形理论及岩石破碎的分形特征

介绍了分形的基本概念,分析了4种分维数的确定方法,进而探讨了岩石破碎过程中的分形特征。     

钻孔间距对岩石静态破碎效果影响的数值模拟研究

运用岩石破裂系统RFPA~(2D),基于静态破碎膨胀力增长曲线,模拟不同间距条件下双孔模型的破裂过程,探究不同钻孔间距在静态破碎作用下的岩石破裂贯通过程的声发射规律、钻孔间应力分布变化,研究不同间距钻孔之间裂纹生长、发育和破裂机制.研究结果表明:岩石破裂阶段产生少量的声发射事件,声发射累计能量较多,而裂纹贯通阶段正好相反;随着预制孔间距的加大,开裂破碎需要更多的载荷步,裂纹贯通阶段的声发射数量分布趋于平缓,同时裂纹发展方向不再沿着最短路径延伸且会产生较多的岩石碎块,运用孔间最小主应力曲线对裂纹扩展过程进行解释,以为不同工程条件下合理布置岩石钻孔提供新的研究方法和途径.     

应用管棚支护技术掘进过断层破碎带的成功实例

管棚支护技术是一项近年来随着井巷施工技术发展产生的一项新技术,它为巷道施工超前支护穿越岩石破碎异常带起到了安全保障作用。刘一煤矿应用这一技术成功的顺利穿过了刘桥断层破碎带和其冒落带,为矿井安全生产和巷道开拓赢得了时间。     

锚杆支护技术在松软破碎煤巷的推广和应用

通过对成庄矿特殊地质条件下的锚杆支护机理分析,导出松软破碎煤顶条件下岩石铰拱结构平衡方程式和锚杆支护结构体变形破坏警戒值计算公式,并利用数值模拟监控法进行了设计,应用于回采巷道支护工程,最终探索到一条适合成庄矿松软破碎煤顶条件下推广使用锚杆支护技术的行之有效的支护方式。     

岩石破裂分维空间及强度尺寸效应研究

从岩石材料破裂时所储能量损耗范围的角度，提出了岩石材料破裂分维空间的概念，通过这一概念,讨论了岩石材料强度尺寸效应的定量关系和机理。     

苍岭隧道断裂破碎带工程地质特征与围岩失稳特点

根据对苍岭隧道开挖过程中多次发生塌方的地段的工程地质调查的资料，采用现代地质工程的理论，系统地分析了引起苍岭隧道塌方的叠瓦状断裂带的构造特征、力学性质、以及控制该地区主要工程地质特征，重点分析了断层带活动对于隧道周围岩体中的岩石的力学性质所产生的影响，通过对比断层破碎带中及两侧的风化前后岩石的工程力学参数，发现了该隧道可能产生塌方的主要地段的识别标志，并结合现场的实际情况提出了对隧道施工中危险地段岩体加强长、短期地质超前预报工作，通过进行合理的喷浆、结合钢支撑的组合支护方式、控制隧道变形为主的行之有效的防治措施。     

岩石脆性断裂机理的统计分析

从岩石断裂面应力正态分析假设出发，从统计学角度推导出了岩石脆性断裂的强度条件，并举例说明这一理论在实际中的应用。     

基于LS DYNA的19英寸盘形滚刀仿真分析与优化

研究盘形滚刀的受力情况,可以为滚刀设计和选型提供理论依据。文章在对滚刀的受力进行理论计算的基础上,利用LS DYNA显示动力学分析软件,对19英寸盘形滚刀刀圈进行仿真分析,得到了19英寸盘形滚刀破岩力曲线、刀圈的应力状态;结合对刀圈受力分析,优化刀圈结构;对比了应用有限元仿真、CSM模型和掘进参数计算的破岩力。结果表明：有限元仿真法可用于19英寸滚刀破岩力计算,优化后的刀圈适应地质条件的要求,为刀圈的针对性设计和选型分析提供科学的参考,具有重要的工程价值。     

空气冲旋钻头牙齿失效分析与新材料实验研究

针对目前空气冲旋钻头钻进中牙齿频繁断裂、脱落以及磨损严重，导致破岩效率低、使用寿命短等问题，采用纳米改型技术，在硬质合金中掺杂纳米Al₂O₃制备出Al₂O₃/WC Co纳米/微米复合材料，对其性能、组织结构进行分析，对其耐磨性、耐冲击性进行实验研究，结果表明：加入3%的纳米Al₂O₃并添加适量的抑制剂和稀土元素能明显改善Al₂O₃/WC Co纳米/微米复合材料的组织结构、细化晶粒，复合材料的耐磨性和耐冲击性能得到大幅提高，较硬质合金YG8提高4～8倍。为大幅度提高钻头破岩效率，延长钻头使用寿命提供了可能性。     

基于小波变换的随钻测试数据降噪方法研究

为消除随钻测试装置采集信号中的噪声,给工程人员提供准确的现场信息,提出了基于小波变换的方法对随钻测试数据进行降噪处理。首先,根据含噪声的随钻测试数据模型建立起小波变换降噪的基本流程。其次,在对含噪信号的小波变换特性分析的基础上,运用自相关函数对其在小波变换尺度空间中进行白噪声检验,确定小波最优分解层数。在分析对比小波降噪阈值的不同选取方式后,采用广义交叉确认理论来计算最优降噪阈值,从而在对信号降噪的同时还最大程度地保留了信号的有效特征成分。最后给出了基于该方法小波变换的随钻测试数据降噪的详细步骤,对实测的钻压和扭矩数据进行了小波降噪,取得了良好的降噪效果,为钻井工程后续分析提供了可靠的数据支撑,证明了本方法的优越性。     

双网支护技术在现代煤矿支护中的应用研究

为探索煤矿深井岩巷破碎软弱围岩的支护方法,结合煤矿大巷的支护工程实践,提出煤矿轨道大巷联合支护的设计理念和优化支护方案。结合现场监测数据,对新旧支护方案的效果进行了对比,研究结果表明,采用双网分步联合支护方法,充分发挥并提高围岩的自身承载能力,取得了较经济理想的支护效果。     

喷射钻井中井底岩面最大水功率和最大冲击力工作方式

本文首次把解决现代工程技术问题行之有效的“黑箱(blackbox)”理论用来研究井底射流流场。明一种新的全尺寸水力能量测试实验,直接测得三牙轮钻头下射流到达井底岩面(即钻进过程中钻头钻出的瞬时井底岩石表面)的水功率和冲击力。建立了计算井底水功率和冲击力的经验公式,提出了以井底岩面获得最大水功率和最大冲击力为喷射钻井水力程序设计准则的两种新的最优工作方式。本文在所实验的条件下,获得了井底岩面最大水力能量的功率分配比值(RN)和全喷距(135毫米)下射流水力能量衰减系数的范围等极值条件。在同样的条件下,以井底岩面最大水力能量优选的最优排量比钻头最大水力能量的最优排量约提高7.5%左右。并从理论和实践上证实了适当提高排量和强化机泵的必要性。     

岩爆形成机制的细观力学实验分析

在扫描电镜下，对三种类型岩石进行单轴压缩的细观力学实验，即时观察岩石变形破坏全过程．根据实验结果，可以较好的解释岩爆形成的实质．     

使用PDC钻头对录井的影响及技术改进

PDC钻头在给钻井工作带来高钻速、高效益、较高井身质量的同时,由于其特殊的破岩机理,导致常规录井方法在使用PDC钻头时受到了限制。总结PDC钻头对岩屑录井、钻时录井和荧光录井的影响,提出相应的改进措施,并探讨在使用PDC钻头时的一些新的录井技术,通过这些改进可以实现录井结果的真实可靠。     

黄果茄种子发芽的研究

报道了黄果茄种子在温水、稀酸、生长素、机械破碎种皮等不同处理情况下的发芽情况。结果表明，坚硬、致密的种皮是限制种子发芽的主要因素，机械破碎种皮是提高种子发芽率的有效手段。