入岩旋挖钻机主机如何处理岩石中能量耗散规律
来源：www.cqflzj.com 发布时间：2024年07月27日
入岩旋挖钻机主机应具备的基本条件
岩石中能量耗散规律和动态断裂准则明确指出：“当加载能量小于某一门槛值时，其加载能量完全不参与裂纹扩展，全部为无用耗散能量；当加载能量达到动态断裂准则时，岩石动态破坏，无功耗散能量大约为15％。”以这一理论为出发点，入岩旋挖钻机必须具备大的加压能力和大的动力头功率（大扭矩和高转速）。首先，岩石岩石在大加压力作用下，可实现岩石节理的贯通和裂纹形成，内聚力消失从而只克服摩擦力就能从岩体上分离；可实现小岩体在压力作用下被挤压向自由面，裂纹扩展到自由面，小岩体被剪断从岩体上分离；也可实现RQD大于75的完整岩石在碾压作用下形成岩屑。只有完整的岩石被变为碎块和碎屑，才能实现钻进。其次，大扭矩和高转速的液压动力头是实现冲击作业的必要条件。在钻头截齿切削轨道上，截齿撞击凸起的岩体，动力头被减速，当截齿越过凸起的岩体转速加快冲向新的凸出岩体，在高速、低速的转化中岩体不断被撞击，高速与低速间速度差越大，凸出岩体得到的冲击越大，只有大扭矩和高转速的液压动力头才能增大高速与低速间速度差，对于旋挖钻机（功率较小的破岩机械）入岩而言，冲击能有效的制造出一些大的载荷从而越过岩石脆性断裂或塑性屈服的“门槛值”，旋挖钻机要入岩必须实现冲击过程。从入岩工况看，必须提高设备自身抗振动能力。入岩作业中的振动来源是钻头与岩石间的相互作用、钻杆弯曲变形、钻头偏心、钻具质量分布不均等。钻压在增压、减压、浮动模式下连续循环，这一循环是操作者控制的，其频率大约为0.10～0.3Hz，这也是入岩钻进的振源之一。其次，入岩作业中某一个或几个钻齿不断撞击凸起的岩石形成不规律的“刹车”现象，钻具转速越高、岩石凹凸不平越多“刹车”频次越高，这一振动有时频率很高，而且振动的激励、叠加和衰竭规律性也很差。从以上振动来源看，无法通过主动振动来抵消被迫振动造成的对设备的损坏，必须提高设备自身抗振动能力。
从岩石破碎的脆性断裂或塑性屈服的“门槛值”看，要求必须给岩石施加足够的力。这就要求入岩旋挖钻机必须有足够的重量，以实现钻机大加压能力。总之，大加压力、动力头大功率和钻机必须有足够的自重，是入岩对旋挖钻机设备本身最基本的要求。
岩石中能量耗散规律和动态断裂准则明确指出：“当加载能量小于某一门槛值时，其加载能量完全不参与裂纹扩展，全部为无用耗散能量；当加载能量达到动态断裂准则时，岩石动态破坏，无功耗散能量大约为15％。”以这一理论为出发点，入岩旋挖钻机必须具备大的加压能力和大的动力头功率（大扭矩和高转速）。首先，岩石岩石在大加压力作用下，可实现岩石节理的贯通和裂纹形成，内聚力消失从而只克服摩擦力就能从岩体上分离；可实现小岩体在压力作用下被挤压向自由面，裂纹扩展到自由面，小岩体被剪断从岩体上分离；也可实现RQD大于75的完整岩石在碾压作用下形成岩屑。只有完整的岩石被变为碎块和碎屑，才能实现钻进。其次，大扭矩和高转速的液压动力头是实现冲击作业的必要条件。在钻头截齿切削轨道上，截齿撞击凸起的岩体，动力头被减速，当截齿越过凸起的岩体转速加快冲向新的凸出岩体，在高速、低速的转化中岩体不断被撞击，高速与低速间速度差越大，凸出岩体得到的冲击越大，只有大扭矩和高转速的液压动力头才能增大高速与低速间速度差，对于旋挖钻机（功率较小的破岩机械）入岩而言，冲击能有效的制造出一些大的载荷从而越过岩石脆性断裂或塑性屈服的“门槛值”，旋挖钻机要入岩必须实现冲击过程。从入岩工况看，必须提高设备自身抗振动能力。入岩作业中的振动来源是钻头与岩石间的相互作用、钻杆弯曲变形、钻头偏心、钻具质量分布不均等。钻压在增压、减压、浮动模式下连续循环，这一循环是操作者控制的，其频率大约为0.10～0.3Hz，这也是入岩钻进的振源之一。其次，入岩作业中某一个或几个钻齿不断撞击凸起的岩石形成不规律的“刹车”现象，钻具转速越高、岩石凹凸不平越多“刹车”频次越高，这一振动有时频率很高，而且振动的激励、叠加和衰竭规律性也很差。从以上振动来源看，无法通过主动振动来抵消被迫振动造成的对设备的损坏，必须提高设备自身抗振动能力。
从岩石破碎的脆性断裂或塑性屈服的“门槛值”看，要求必须给岩石施加足够的力。这就要求入岩旋挖钻机必须有足够的重量，以实现钻机大加压能力。总之，大加压力、动力头大功率和钻机必须有足够的自重，是入岩对旋挖钻机设备本身最基本的要求。
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