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1，冯春1，李战军2，乔继延1，李世海1

摘要：

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。

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

所属期刊栏目：38

分类号：TU45(土力学、地基基础工程)

资助基金：国家重点基础研究发展计划项目2015CB250903；中国科学院战略性先导科技专项 B 类XDB10030303；国家自然科学基金青年基金项目11302230，11302229；广东宏大爆破股份有限公司“基于数字模拟的露天爆破设计软件”研发项目0980011081

在线出版日期：2016-07-29（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共9页

页码：1221-1229