[發明專利]巖石抗壓強度識別方法、設備以及旋轉鉆進巖石的方法

在審

• 申請號: 201910305697.6
• 申請日: 2019-04-16
• 公開（公告）號: CN110173256A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 劉宏亮;尹莉;劉喻
• 申請（專利權）人: 中聯重科股份有限公司
• 主分類號: E21B44/04
• 分類號: E21B44/04;E21B47/00;G06Q50/02
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 李健;蔣愛花

1.一種巖石抗壓強度識別方法，其特征在于，所述方法包括：

S1、使用旋轉鉆進裝置(100)鉆進巖石；

S2、通過所述旋轉鉆進裝置(100)的工作參數計算所述旋轉鉆進裝置(100)所做的功和巖石表面的摩擦能，根據所述旋轉鉆進裝置(100)所做的功與巖石破碎功和巖石表面的摩擦能之和的能量守恒以及所述巖石破碎功與所述巖石的抗壓強度σ_壓的關系式獲得所述巖石的抗壓強度σ_壓。

2.根據權利要求1所述的巖石抗壓強度識別方法，其特征在于，步驟S1包括使用所述旋轉鉆進裝置(100)鉆進巖石預定時間t，所述旋轉鉆進裝置(100)包括巖石破碎面呈圓形的鉆頭，其中，P為所述旋轉鉆進裝置(100)輸出的加壓力，M為所述旋轉鉆進裝置(100)的輸出扭矩，h為所述鉆頭在所述預定時間t內鉆進巖石的深度，n為所述鉆頭在所述預定時間t內旋轉的圈數，μ為所述鉆頭與巖石的摩擦系數，A為所述鉆頭的橫截面積。

3.根據權利要求1所述的巖石抗壓強度識別方法，其特征在于，步驟S1包括使用所述旋轉鉆進裝置(100)鉆進巖石預定時間t，所述旋轉鉆進裝置(100)包括筒鉆，其中，P為所述旋轉鉆進裝置(100)輸出的加壓力，M為所述旋轉鉆進裝置(100)的輸出扭矩，h為所述筒鉆在所述預定時間t內鉆進巖石的深度，n為所述筒鉆在所述預定時間t內旋轉的圈數，r為所述筒鉆的半徑，t為所述筒鉆的壁厚，μ為所述筒鉆與巖石的摩擦系數。

4.一種旋轉鉆進巖石的方法，其特征在于，所述方法使用旋轉鉆進裝置(100)并包括：

S1’、通過權利要求1-3中任意一項所述的方法獲得待挖巖石的抗壓強度σ_壓；

S2’、根據所述抗壓強度σ_壓調整或保持所述旋轉鉆進裝置(100)的工作參數。

5.一種巖石抗壓強度識別設備，其特征在于，所述巖石抗壓強度識別設備包括旋轉鉆進裝置(100)、檢測裝置(200)和控制裝置(300)，所述檢測裝置(200)用于檢測所述旋轉鉆進裝置(100)的工作參數，所述控制裝置(300)與所述檢測裝置(200)電連接，以通過所述檢測裝置(200)檢測的工作參數計算旋轉鉆進裝置(100)所做的功和巖石表面的摩擦能，從而根據所述旋轉鉆進裝置(100)所做的功與巖石破碎功和巖石表面的摩擦能之間的能量守恒以及所述巖石破碎功與所述巖石的抗壓強度σ_壓的關系式獲得所述巖石的抗壓強度σ_壓。

6.根據權利要求5所述的巖石抗壓強度識別設備，其特征在于，所述旋轉鉆進裝置(100)包括巖石破碎面呈圓形的鉆頭，所述控制裝置(300)根據公式計算所述抗壓強度σ_壓，其中，P為所述旋轉鉆進裝置(100)輸出的加壓力，M為所述旋轉鉆進裝置(100)的輸出扭矩，h為所述鉆頭在預定時間t內鉆進巖石的深度，n為所述鉆頭在所述預定時間t內旋轉的圈數，μ為所述鉆頭與巖石的摩擦系數，A為所述鉆頭的橫截面積。

7.根據權利要求5所述的巖石抗壓強度識別設備，其特征在于，所述旋轉鉆進裝置(100)包括筒鉆，所述控制裝置(300)根據公式計算所述抗壓強度σ_壓，其中，P為所述旋轉鉆進裝置(100)輸出的加壓力，M為所述旋轉鉆進裝置(100)的輸出扭矩，h為所述筒鉆在所述預定時間t內鉆進巖石的深度，n為所述筒鉆在所述預定時間t內旋轉的圈數，r為所述筒鉆的半徑，t為所述筒鉆的壁厚，μ為所述筒鉆與巖石的摩擦系數。

8.根據權利要求6或7所述的巖石抗壓強度識別設備，其特征在于，所述旋轉鉆進裝置(100)包括鉆桿(110)、動力頭(120)和用于下放所述鉆桿的主卷揚，所述檢測裝置(200)包括用于檢測所述主卷揚的下放長度的第一檢測單元(210)和用于檢測所述動力頭的旋轉圈數的第二檢測單元(220)。