[發明專利]一種高壓射流鉆頭破巖成孔過程動態測試方法

在審

• 申請號: 202111152157.2
• 申請日: 2021-09-29
• 公開（公告）號: CN113776972A
• 公開（公告）日: 2021-12-10
• 發明（設計）人: 申凱;熊偉;巴全斌;劉延保;廖引;周厚權;何立鵬;林飛;楊森;馬錢錢;郝光生;樊正興;張仰強;史永濤
• 申請（專利權）人: 中煤科工集團重慶研究院有限公司
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 張雪林

1.一種高壓射流鉆頭破巖成孔過程動態測試方法，其特征在于：采用高壓射流鉆頭破巖成孔過程動態測試系統，該測試系統包括高壓射流裝置、遠控勻速推送裝置、移動長度測量裝置、信息采集與自動控制裝置，以及破巖試驗箱；高壓射流裝置包括通過管路依次相連的水箱、高壓水泵和遠控管線調壓閥，管路的一端連接射流鉆頭；遠控勻速推送裝置通過夾持器夾持管路，帶動管路勻速前進；移動長度測量裝置與管路緊密接觸；信息采集與自動控制裝置通過信號線分別與遠控管線調壓閥、遠控勻速推送裝置和移動長度測量裝置連接；破巖試驗箱內設置巖石試件，射流鉆頭伸入破巖試驗箱內以便進行射流打擊巖石試件；破巖試驗箱上開有縫槽，通過縫槽在巖石試件和射流鉆頭之間插入擋板；

該測試方法包括以下步驟：

S11：設定射流鉆頭的前進距離L₁和試驗步距ΔL，前進距離以擋板為原點；設定試驗壓力P；設定射流鉆頭前進速度V；

S12：開啟高壓水泵，由信息采集與自動控制裝置控制遠控管線調壓閥將管路壓力逐漸調高至試驗壓力P；

S13：將擋板從破巖試驗箱中抽出，由信息采集與自動控制裝置控制遠控勻速推送裝置推動射流鉆頭開始前進，前進速度為V；同時射流鉆頭進行射流打擊巖石試件；

S14：當移動長度測量裝置測量到設定的射流鉆頭前進距離L₁時，信息采集與自動控制裝置控制遠控管線調壓閥立即卸壓至零；

S15：停止高壓水泵，將射流鉆頭退回至初始位置，取出巖石試件；

S16：將射流鉆頭的前進距離設定為L_1+j，L_1+j＝L₁+j×ΔL，j＝1,2,…,n-1；試驗壓力P和前進速度V不變，重復步驟S12～S15；

S17：得到射流鉆頭與巖石試件間距分別為L₁、L₂、…、L_n時的n個巖石試件，測量每個巖石試件的破巖指標，破巖指標包括但不限于破巖孔深、孔徑及體積，這些破巖指標的變化反映出射流鉆頭在前進過程中巖石試件破壞效果的發展，即可得到在試驗壓力P和射流鉆頭前進速度V條件下射流鉆頭射流破巖成孔的動態過程。

2.根據權利要求1所述的高壓射流鉆頭破巖成孔過程動態測試方法，其特征在于：調整試驗壓力P，可用于分析試驗壓力對射流鉆頭破巖成孔動態過程的影響，具體步驟為：

S21：設定試驗壓力為P₁和壓力步距ΔP；設定射流鉆頭的前進距離L₁和試驗步距ΔL；設定射流鉆頭前進速度V；

S22：重復步驟S12～S16；

S23：得到在試驗壓力P₁條件下，射流鉆頭與巖石試件間距分別為L₁、L₂、…、L_n時的n個巖石試件；

S24：設定試驗壓力為P_1+j，P_1+j＝P₁+j×ΔP，j＝1,2,…,n-1；射流鉆頭前進速度V不變；

S25：重復步驟S22～S23；

S26：得到不同試驗壓力P₁、P₂、…、P_n時，射流鉆頭在前進過程中巖石試件破巖指標的變化情況，用于分析試驗壓力變化對射流鉆頭射流破巖成孔過程和效果的影響規律。