鞍千矿矿岩特性与可钻性研究

论文摘要

矿岩的可钻性研究是凿岩领域的基础性课题,同时也具有重要的实际意义。矿岩可钻性是选择破岩工具、预测钻速、实现生产定额管理的重要依据。毗邻齐大山矿的鞍千矿处于初始开采阶段,与齐大山矿位于同一铁矿带的不同两端,但其钻头消耗却是齐大山矿的一倍,针对鞍千矿在凿岩的过程中,存在钻头磨损严重、钻头寿命短,穿孔效率低,矿岩难凿、难磨,生产成本居高不下的现状,对其矿岩可钻性进行研究十分必要。为了对比,本次研究分别选择鞍千矿和齐大山铁矿的主要岩种,分别磨制了光片（19）个和薄片（29）个,并对其矿物组成、粒度、结构构造、胶结方式、细微构造等进行显微镜下观察和描述；通过把矿样磨细至200目以下,进行X-Ray衍射和二次荧光光谱分析。在细观结构观测的基础上本次试验对已加工的61个矿样共100多个岩芯分别进行了矿样密度、纵波速度、容重、吸水率、抗压强度和抗拉强度测试,对其中33个岩芯进行了弹性模量、泊松比等参数的测试。分别在鞍千矿和齐大山矿进行了现场凿测试验,通过测定矿岩的凿碎比功a和钎刃磨钝宽度b对18种矿岩的可钻性进行分级,结合采掘计划图进行了鞍千矿矿岩的可钻性分区,并在现场对纯凿岩速度和每米炮孔钎头消耗量进行标定,凿测试验数据与现场标定结果相吻合；验证了凿碎比功法进行可钻性分级的科学合理性。本文研究成果,找到了鞍千矿矿岩难钻、钻头寿命低的根本原因；在与齐大山矿进行对比的基础上,给出了量化的指标和参考依据；结合生产实际对鞍千矿矿岩进行了可钻性分级；通过数值分析,建立了预估特定矿岩条件下钻头寿命的数学模型,对科学、合理地制订劳动生产定额和材料消耗定额提供了技术依据,进而指导优化穿孔工艺技术参数。本文研究对提高钻头寿命、降低穿孔成本、提高管理决策的科学性具有重要的实用价值。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 引言
• 1.2 岩石分级研究概述
• 1.3 岩石可钻性分级
• 1.3.1 岩石可钻性概述
• 1.3.2 我国岩石可钻性分级研究现状
• 1.3.3 国外岩石可钻性分级研究现状
• 1.3.4 冲击凿岩可钻性研究的分折
• 1.4 小结
• 第二章 矿岩细观特性与结构研究
• 2.1 矿（岩）样选取及光、薄片制作
• 2.2 矿岩矿物成份特征
• 2.3 矿物粒度与矿石组构特征
• 2.4 矿岩的后期改造作用
• 2.5 鞍千矿和齐大山矿的矿物组成和化学成份分析
• 2.5.1 X-Ray衍射分析
• 2.5.2 二次荧光分析
• 2.6 小结
• 第三章 矿岩物理力学性质试验研究
• 3.1 地质概况
• 3.2 岩样的采集与加工
• 3.2.1 采样地点以及岩样编号
• 3.2.2 岩样加工以及岩样编号
• 3.3 岩样物理性质的测定
• 3.3.1 实验参考标准
• 3.3.2 矿样密度ρ的测定
• 3.3.3 矿样容重γ的测定
• 3.3.4 矿样吸水性的测定
• 3.3.5 纵波速度C和波阻抗Z的测定
• 3.4 岩样力学性质测定与结果分析
• 3.4.1 岩石单向抗压强度测定
• 3.4.2 巴西劈裂实验
• 3.4.3 岩石变形指标及其测定
• 3.4.4 部分力学实验岩样破坏结果及其全应力-应变图
• 3.5 岩石物理力学性质实验结果
• 3.6 小结
• 第四章 矿岩可钻性试验研究
• 4.1 凿碎法岩石可钻性分级
• 4.2 凿碎比功法试验结果与分析
• 4.3 纯凿岩速度和每米炮孔钎头消耗量测试
• 4.4 小结
• 第五章 鞍千矿矿岩特性与可钻性变化规律
• 5.1 岩样性质各参量之间的内在相关性
• 5.1.1 矿岩细观特性与结构对其可钻性的影响
• 5.1.2 矿岩物理力学性质与可钻性的关系
• 5.1.3 凿碎比功a值和钎刃磨钝宽度b值与可钻性的关系
• 5.2 鞍千矿和齐大山矿主要矿岩钻头预估寿命的相关结果
• 5.3 小结
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 作者简介