巖石鉆進(jìn)過程與破碎機(jī)理.講課講稿.ppt

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1、巖石鉆進(jìn)過程與破碎機(jī)理.二、巖石的結(jié)構(gòu)與構(gòu)造巖石的微觀組織特征，即巖石的結(jié)構(gòu)，它與礦物粒度的大小、形狀和表面特征有關(guān)，反映了巖石非均質(zhì)性和孔隙性。巖石構(gòu)造是表示巖石宏觀組織特征，它說明礦物顆粒之間的組合形式和空間分布狀況，它決定了巖石的各向異性和裂隙性。巖石的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造與巖石的成因類型、形成條件及存在環(huán)境有緊密的聯(lián)系。巖漿巖是由巖漿冷卻形成凝固而形成的巖石，由于生成環(huán)境和冷卻速度不同，巖漿化學(xué)成份和其中揮發(fā)物的含量不等，形成不同的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造。巖漿巖：晶質(zhì)結(jié)構(gòu)巖石一般強(qiáng)度較高，同時(shí)斷面粗糙者往往研磨性較大。沉積巖：顆粒和

2、膠結(jié)物組成，沉積巖的主要構(gòu)造特征是有鉆進(jìn)過程中產(chǎn)生的層理，與鉆進(jìn)有關(guān)。變質(zhì)巖：主要構(gòu)造特征是片理（如石墨和滑石）.巖石沿平行平面分裂為薄片的能力叫做片理化。圖1－1晶體結(jié)構(gòu)類型圖1－3層理產(chǎn)生的原因圖1-2膠結(jié)物的類型巖石照片花崗石花崗石花崗巖白云巖第二節(jié)巖石的自然性質(zhì)Naturalpropertiesofrocks巖石的自然性質(zhì)：巖石在生成過程中，構(gòu)造變動和風(fēng)化過程中自然形成的特性。密度:單位體積巖石的質(zhì)量.容重:單位體積巖石的重量.比重:單位體積巖石骨架體積的重量.巖石體積=固相骨架體積+巖石中孔隙體積.一般來說,

3、密度越高,強(qiáng)度越大?？紫抖?巖石中孔隙體積與巖石總體積之比。一般來說,孔隙度越大,強(qiáng)度越低.含水性:W=(GW-GD)/GD透水性:KW=?ql/A(Pi-Po)巖石的孔隙越大,裂隙越多,水對它的影響就越小。如石灰?guī)r,用水浸透后,強(qiáng)度下降明顯。第三節(jié)巖石的力學(xué)性質(zhì)Mechanicalpropertiesofrocks巖石的力學(xué)性質(zhì)是巖石在外力作用下表現(xiàn)出來的特性。主要有變形特性、強(qiáng)度特性和表面特性。變形特性：彈性、塑性和脆性強(qiáng)度特性：抗壓強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度表面特性：硬度和研磨性1.3.1、變形特性（de

4、formationproperties）彈性變形塑性變形巖石破壞的形式Brokenformofrocks脆性破壞塑脆性破壞（彈性變形不明顯，塑性破壞）(a)(b)(c)影響巖石彈性、塑性和脆性的因素（Factsaffectingrockselasticityandplasticity）1、巖石物質(zhì)成分2、巖石結(jié)構(gòu)構(gòu)造3、應(yīng)力狀態(tài)4、載荷性質(zhì)5、受力條件6、溫度和濕度巖石彈塑性的測定Measureofrock’selasticityandplasticityKp=SOABC/SODE圖1.1－10由應(yīng)力－應(yīng)變曲線確定彈性

5、模數(shù)圖1.1－11巖石壓入時(shí)的載荷－侵深曲線1.3.2、強(qiáng)度性質(zhì)（Strengthproperties）巖石強(qiáng)度：巖石在載荷作用下變形到一定程度就發(fā)生破壞。破壞前巖石所能承受的最大載荷，單位面積上的最大載荷。根據(jù)受力條件不同，巖石強(qiáng)度又可分為抗拉強(qiáng)度、抗彎強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度。有單向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度，多向應(yīng)力狀態(tài)下的強(qiáng)度。圖1.1－14巖石單軸抗壓試驗(yàn)1－巖樣；2－球座；3－鋼墊板圖1.1－15巖石單軸拉伸試驗(yàn)1－巖樣；2－夾頭；圖中尺寸單位：cm圖1.1－16圓盤劈裂試驗(yàn)圖1.1－17剪切試驗(yàn)1－巖樣；2－上下剪

6、切模具；3－模套；4－斜鍥塊；5－上下墊板；6－鋼滾子Бt=2p/3.14DL影響巖石強(qiáng)度的因素（Factorsaffectingrocksstrength）1、巖石的物質(zhì)成份2、巖石的結(jié)構(gòu)構(gòu)造3、巖石的容重和孔隙度4、受力條件5、應(yīng)力狀態(tài)6、載荷速度7、巖樣的線性尺寸8、濕度和溫度1.3.3、表面特性(Surfaceproperties)巖石的硬度：巖石表面對工具壓入的反抗特性。巖石硬度與抗壓強(qiáng)度有一定聯(lián)系，又有很大區(qū)別。巖石抗壓強(qiáng)度是巖石整塊抗破碎的能力。巖石抗壓入硬度為單向抗壓強(qiáng)度的（1+2π）倍。測定壓入硬度實(shí)

7、際上使巖樣產(chǎn)生局部破碎，而這種局部破碎是在多向受壓狀態(tài)下進(jìn)行的。巖石的研磨性：在用機(jī)械方法破碎巖石的過程中，鉆頭與巖石產(chǎn)生連續(xù)的或間斷的接觸和摩擦。鉆頭破碎巖石的同時(shí)，其自身也受到巖石的磨損而逐漸變鈍。巖石磨損鉆頭的能力。影響巖石硬度的因素（Factorsaffectingrockshardness）巖石的礦物成分和結(jié)構(gòu)構(gòu)造應(yīng)力狀態(tài)載荷速度液體介質(zhì)工具形狀和尺寸影響巖石研磨性的因素（Factorsaffectingrocksabrasiveness）巖石的礦物成分和結(jié)構(gòu)特征正壓力滑動速度介質(zhì)第四節(jié)巖石可鉆性及其分級（D

8、rillabilityofrocksanditsclassification）巖石可鉆性是決定鉆進(jìn)效率的基本因素，它反映了鉆進(jìn)時(shí)巖石破碎的難易程度。它是合理選擇鉆進(jìn)方法、鉆頭結(jié)構(gòu)及鉆進(jìn)規(guī)程參數(shù)的依據(jù)，同時(shí)也是制訂鉆探生產(chǎn)定額和編制鉆探生產(chǎn)計(jì)劃的基礎(chǔ)。巖石可鉆性是個(gè)多變量的函數(shù)。它不僅受控于巖石的性質(zhì)，而且與外界技術(shù)條件和工藝參數(shù)有