实钻条件下破碎能耗的分形评价方法
分形理论及地层岩石抗钻特性参数的分形表示方法
应 用 到分 形 几何 中 ，分 维 数 可 以是 分 数 、 可 以是 也 整数 。确 定 分维 数 比较实 用 的方 法有 五种 【 ： ２ ］
（） １ 改变 粗视 化 程度 （ 寸 ） 分维 数 ； 尺 求 （） ２ 根据 测度 关 系求 分维 数 ； （） ３ 根据 相关 函数求 分维 数 ； （） ４ 根据 分布 函数求 分维 数 ；
收 稿 日期 ：２０ １ １ ０５ １ ７
＊中石 油 重 大 科 技 攻 关 项 目 ， 目编 号 ： １００ ０ 。 项 ０ ０ ５ ５ １０ １
作 者 简 介 ：王 培 义 （ ９ ８一） 高 级 工 程 师 ， 为 中 国石 油 大 学 （ 京 ） 油 天 然 气 工 程 学 院 ２ ０ １６ ， 现 北 石 ０ ３级 在 凄 博 士 生 ， 要 从 事 岩 石 力 学 方 面 的 主 研 究 工 作 地 址 ：１２ ４ ） 京 市 昌平 石 油 大 学 博 ２ ０ （０ ２ ９ ￣ ０ ３级 ， 电话 ：０ ０ ８ ７ ３ ０ ． （ １ ）９ ３ ７ ６ Ｅ—ｍａ ： ｙ ７ ３ ｓ ａ（１ ｉｗｐ ０ ３ ＠ ｉ ．０１ ｌ ｎ ２１
那 么 表示 维 数 的公式 为 ：
Ｄ ＝ ｎＮ Ｉ
—
然现 象 的 内在 机理 提供 了一种新 方 法 。
一
（ ２）
ｌ Ｏ ｎ ／
、
分 维 数
由式 （ ） ２ 所定 义 的维 数就 是 相似性 维 数 ， 它用 于 描 述严 格 自相 似 的 图形集 合 。 由于几 何相 似 比 ａ本 来 就 不必 为 整数 ， 相似性 维 数也 就不 局 限 于整数 ， 故
度、 可钻 性等 ） 并 对实 钻地 层 的可钻 性进 行 了预测 。 ，
岩石可钻性分形法的检验与评价
目前确定可钻性指标 的方式是在室内通过测试岩 石试样的力学性能， 或模拟真实钻进条件用微钻头来研 究可钻性指标 。微钻头法测定结果符合程度高 ， 但 由于 室 内试验滞后于实际钻进， 费用高， 周期长 ， 妨碍钻井速 度 的提 高［ １ ］ 。为 解 决 以上 问题 ， 本 文 引 入 分 形 理 论Ｅ 。 ］ ， 提 出一 种用 岩 屑粒 度 分布 分 形维 数来 确 定 可钻 性 级值 的测试 方法 ， 简 称分形法 。该方 法 以井底 返 出岩 屑为研究对象， 可以边取样边测定 ， 实 现随钻随测 ， 从根 本上解决了传统取芯法 的滞后性 、 费用高等缺点 。笔者 研究 发 现Ｅ ： 上 返岩 屑 粒度 分 布不 仅具 有 良好 的分 形 性， 其 粒度 分形 维数 随深 度 增 大 ， 且 与微 钻 头岩 石 可 钻 性级 值呈线 性关 系 。本 文将 在 上述 研 究 基础 上 继 续 展 开工 作 。 １ 分 形概念 分形几何理论在 ２ ０ 世纪 ７ ０ 年代建立后 ， 迅速在物 理学 、 地理学、 冶金学、 材料科学和计算机 图形学等领域 得到应用 ， ２ Ｏ 世纪 ８ Ｏ 年代 ， 分形几何学在岩石 力学方 面得到 了广泛 应用 ， 开 始 应 用 于岩 石 力 学研 究 。例 如 ， 在结 榭 陛岩体 爆破 破碎 分 形 、 矿 山岩 体 断 裂 构造 分 形 、 岩石分形强度理论 、 岩石断裂、 岩石损伤分形等研究方 面， 近 几年 国 内外 都取得 了大 量研究 成果 。 分 形几 何学 是一种 定 量 研究 和描 述 自然 界 中极不 规则且 看似 无序 的复 杂结 构 、 现 象 或行 为 的新方 法 ， 它
第一作者简介 ： 李玮（ １ ９ ７ ９ 一 ） ， 男（ 汉族 ） ， 吉林榆树人， 博士 、 副教授 ， 现从 事油气井工程力学及岩石力学方面的教学和研究工作 。
矿石碎磨能耗数学模型
石最佳入磨粒度计算公式。
关键词：碎磨能耗；入磨粒度；数学模型
中图分类号：TD-05
文献标志码：A
文章编号：1672−7207(2018)09−2115−06
A mathematical model describing energy consumption of crush and grinding
Abstract: According to the common law of energy input and consumption of ore’s crush and grinding, a unified mathematical model describing energy consumption of crush and grinding was deduced based on certain assumptions, in which the size reduction ratio of crush and grinding and energy consumption were used as independent and dependent variables, respectively. The results show that energy consumption is in proportion to the nth power of size reduction ratio of crush and grinding stage, and n is 1 and 1/2 for the crushing and grinding stage, respectively. Energy consumption coefficient in the model is related to the properties of ore, such as ultimate stress, modulus of elasticity, density of ore, specific surface energy and etc. The model validity is confirmed by the results calculated by the widely used empirical formulas of crushing equipment production capacity and the Bond work index. Based on the model and the lowest energy consumption principle, the optimal particle size which is fed to grinding at lowest energy consumption is determined. Key words: crushing energy consumption; grinding particle size; mathematical model
岩石冲击破碎块度分形与能量耗散特征研究
岩石冲击破碎块度分形与能量耗散特征研究
赵建宇;刘鑫;胡智航;王雪松;徐振洋
【期刊名称】《有色金属工程》
【年(卷),期】2022(12)12
【摘要】为研究冲击荷载作用下岩石能量吸收与破碎分形特征,应用霍普金森试验系统对0.6、0.8、1.0、1.2、1.4长径比花岗岩进行动态冲击试验,分析了应变率效应和尺寸效应对花岗岩试件的破碎能耗和破坏形态的影响;在考虑时间因素的基础上,提出一种新的能时密度指标来评价能量耗散,结合分形维数计算与能时密度分析,研究岩石在冲击过程中的能时密度与分形特征。
结果表明:0.6~1.4长径比花岗岩试件的应变率和能时密度均符合乘幂关系,同种长径比试件的能时密度随应变率增大呈递增趋势;在48.8~124.2 s^(-1)应变率区间内,分形维数随应变率增加显著增大;花岗岩试件在动荷载下的能时密度和分形维数符合乘幂关系,单位时间内岩石吸收能量越多,分形特征就越明显;引用能时密度结合岩石破碎块度的分形维数计算,能够定量研究岩石单位时间内的能量吸收规律。
【总页数】9页(P100-108)
【作者】赵建宇;刘鑫;胡智航;王雪松;徐振洋
【作者单位】辽宁科技大学矿业工程学院;辽宁省金属矿产资源高效采选与利用工程技术研究中心;成远矿业开发股份有限公司;沈阳工业大学建筑与土木学院
【正文语种】中文
【中图分类】TD313
【相关文献】
1.矿岩破碎块度分布分形特征对铀浸出率的影响
2.异位孔爆破破碎块度与设计孔的分形匹配研究
3.岩石破碎块度分布分形预测
4.冲击载荷下孔隙岩石能量耗散的实验研究
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详解破碎过程中的三种能耗计算方式
详解破碎过程中的三种能耗计算方式分享到： 0添加时间： 2012-03-21破碎及粉碎理论是研究影响物料在破碎机内破碎过程中能量消耗的因素，并帮助确定外力破碎物料时所做的功的学说。
在选矿厂中，有40％～60％的动力消耗是作用在破碎和磨碎作业当中的，这也是为什么我们研究破碎中动力消耗的原因。
破碎物料块所消耗的功有两方面的作用，一部分是促进被破碎的物料变形，并以热的形式散失在周围空间；另一部分则变成固体的自由表面能，用于物料新表面的形成。
破碎过程的能量消耗瘦很多因素的影响，比如矿石的物理机械性质、矿石的形状、尺寸和湿度，还有破碎方法的选择等。
目前还没有一种完整系统的破碎及粉碎理论，常用的有以下三种：1、面积假说该学说主要的观点是：破碎过程是以减小物料颗粒尺寸为目的的，但是物料在整个破碎过程的表面积却在不断增加。
以此判断，物料破碎时，外力所做的功大多是用于产生物料的新表面，所以认定破碎功耗与破碎过程中物料新生成表面的面积成正比，或破碎过程所消耗的功dA1与物料的新生表面积增量dS成正比。
即：dA1＝K1 dS (1-3-5)式中K1 —比例系数。
假设物料块的形状为立方体，边长为D，如顺着一个面把它破碎开，则新生成表面的面积为S=D2，式（1-3-5）可写为；dA1＝K1 dS=K1 dD2＝2K1DdD破碎Q 立方米物料时所作的单元功为：设原矿和破碎产物的平均直径为Dpj和dpj。
将式（1-3-6）积分，即得破碎Q立方米物料时所需要的功。
由式可知，当原矿的平均直径Dpj一定时，破碎功与破碎比减1之值成正比；如原矿的平均直径不同而破碎比相同，则破碎功与原矿的平均直径成反比。
实践证明，当破碎比一定时，原矿粒度越小，破碎所需的能量越大。
面积假说只能近似地计算破碎比很大时的破碎总功耗，由于它只考虑了生成新表面所需的功，所以该学说常用在磨矿机的磨矿中。
2、体积假说该学说是由俄国学者吉尔皮切夫与德国学者基克（kick）共同提出的。
矿石破碎中能量利用效率研究
矿石破碎中能量利用效率研究在现代工业生产中，矿石破碎是一个至关重要的环节。
从矿山开采出来的大块矿石需要经过破碎处理，才能满足后续的选矿、冶炼等工艺要求。
然而，在矿石破碎过程中，能量的消耗是巨大的，如何提高能量利用效率成为了一个亟待解决的问题。
矿石破碎的原理其实并不复杂。
简单来说，就是通过施加外力，使矿石内部的裂纹扩展、连接，最终导致矿石破碎成小块。
但这个过程中，能量的传递和转化却存在着诸多损耗。
首先，我们来看看常见的矿石破碎设备。
颚式破碎机是应用较为广泛的一种，它通过动颚板和静颚板的挤压作用来破碎矿石。
在这个过程中，很大一部分能量被用于克服矿石的内聚力和摩擦力，只有一部分真正用于破碎。
圆锥破碎机则依靠圆锥的旋转运动和矿石之间的挤压、摩擦来实现破碎。
与颚式破碎机相比，它在处理中硬和硬矿石时具有一定优势，但能量利用效率仍有待提高。
那么，影响矿石破碎能量利用效率的因素有哪些呢？矿石的物理性质是一个关键因素。
不同类型的矿石，其硬度、韧性、脆性等特性各不相同。
比如，硬度较高的矿石需要消耗更多的能量才能破碎，而脆性较大的矿石则相对容易破碎，能量消耗相对较少。
破碎设备的性能和工作参数也对能量利用效率产生重要影响。
设备的结构设计是否合理，直接关系到能量传递的效率。
例如，破碎腔的形状、尺寸，以及动颚板和静颚板的运动轨迹等，都会影响破碎效果和能量消耗。
此外，工作参数如进料粒度、排料粒度、破碎比等的设置也至关重要。
如果进料粒度过大，可能会导致破碎过程中的能量浪费；排料粒度过小，则可能需要过多的破碎次数，增加能量消耗。
在实际生产中，操作和维护管理也不容忽视。
操作人员的技术水平和经验直接影响设备的运行效率。
如果操作不当，如给料不均匀、设备过载运行等，都会降低能量利用效率。
同时，定期的设备维护保养也是保证其正常运行、提高能量利用效率的重要措施。
及时更换磨损的部件，确保设备处于良好的工作状态，可以有效减少能量损失。
为了提高矿石破碎中的能量利用效率，我们可以采取一系列的措施。
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》范文
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一一、引言在工程实践中，岩石切削破碎是一个常见的工艺过程，尤其在采矿、隧道挖掘和岩石工程等领域。
这一过程涉及到大量的物理和力学原理，特别是在冲击荷载下的岩石破碎过程中，能量耗散特征的研究显得尤为重要。
本文旨在分析冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征，为相关工程实践提供理论依据。
二、研究背景及意义岩石切削破碎是一个复杂的物理过程，涉及到岩石的力学性质、切削工具的特性和冲击荷载的强度等因素。
在冲击荷载下，岩石的破碎过程涉及到能量的传递、转换和耗散。
研究这一过程中的能量耗散特征，有助于深入了解岩石的破碎机理，提高破碎效率，降低能耗，对工程实践具有重要意义。
三、研究方法及数据来源本研究采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法。
首先，通过查阅相关文献和理论分析，了解岩石的力学性质和切削破碎的基本原理。
其次，利用数值模拟软件对冲击荷载下的岩石切削破碎过程进行模拟，分析能量传递和耗散的过程。
最后，通过实验研究，验证数值模拟结果的准确性，并进一步分析能量耗散的特征。
数据主要来源于文献资料、实验数据和数值模拟结果。
四、冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征在冲击荷载下，岩石切削破碎过程中能量的耗散主要表现在以下几个方面：1. 弹性耗能：在切削过程中，部分能量以弹性波的形式在岩石中传播，导致岩石产生弹性变形。
这部分能量在后续的切削过程中会逐渐释放，对岩石的破碎产生影响。
2. 塑性耗能：当冲击力超过岩石的屈服强度时，岩石发生塑性变形，消耗大量能量。
这部分能量主要用于克服岩石内部的摩擦力和粘聚力，使岩石发生破碎。
3. 热能：在切削过程中，由于摩擦和塑性变形等原因，会产生大量的热能。
这部分热能会导致切削工具和周围环境的温度升高，影响切削效率和工具寿命。
4. 声能：在岩石破碎过程中，会产生一定的声能。
这部分声能主要来自于岩石破碎时的振动和冲击声。
五、数值模拟与实验验证通过数值模拟软件对冲击荷载下的岩石切削破碎过程进行模拟，得到了能量传递和耗散的过程。
《2024年冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》范文
《冲击荷载下岩石切削破碎能量耗散特征分析》篇一一、引言在工程实践中，岩石切削破碎是一个普遍存在的现象，尤其在采矿、隧道挖掘和建筑等工程领域中，其涉及到的力学特性和能量耗散机制对工程安全至关重要。
在冲击荷载下，岩石的切削破碎是一个复杂的物理过程，涉及多个力学因素和能量转化机制。
本文旨在深入分析冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征，为相关工程提供理论依据和指导。
二、研究背景与意义随着工程建设的不断发展，岩石切削破碎技术日益受到关注。
在冲击荷载作用下，岩石的破碎过程涉及到多种力学作用和能量转化机制。
因此，研究冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征，对于揭示岩石破碎机理、优化破碎工艺和提高工程效率具有重要意义。
此外，该研究还有助于减少工程事故、提高工程安全性和经济效益。
三、研究方法与实验设计本研究采用理论分析、数值模拟和实验研究相结合的方法，对冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征进行分析。
首先，通过查阅相关文献和资料，了解岩石切削破碎的基本原理和力学特性。
其次，利用数值模拟软件对岩石切削破碎过程进行模拟，分析冲击荷载下岩石的应力分布、能量转化和耗散机制。
最后，通过实验研究验证数值模拟结果的准确性，并进一步分析冲击荷载下岩石切削破碎的能量耗散特征。
四、实验结果与分析1. 应力分布特征在冲击荷载作用下，岩石切削破碎过程中表现出明显的应力分布特征。
通过数值模拟和实验研究，发现岩石内部存在应力集中现象，且应力分布与岩石的物理性质、结构特征和切削参数等因素密切相关。
此外，冲击荷载作用下岩石的应力分布还受到切削工具的影响，如刀具的形状、硬度等。
2. 能量转化与耗散机制在冲击荷载下，岩石切削破碎过程中涉及多种能量转化和耗散机制。
首先，冲击能量通过切削工具传递给岩石，导致岩石发生变形和破碎。
其次，部分能量转化为热能、声能等其他形式的能量。
此外，由于岩石内部存在裂纹、孔隙等缺陷，导致能量在传播过程中发生耗散。
这些能量转化和耗散机制对岩石的切削破碎效果具有重要影响。
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２１ ００年 第 ３ ４卷 第 ６期
中国石 油 大 学 学报 （ 自然科 学版 ）
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下 岩石破碎能耗 的分形模型 ， 并应用该模 型对 大庆徐 家围子火 山岩地层 徐深 ３ １井 的岩石 破碎能耗 进行计算 分析 。 结果表 明： 该模 型既能用来计算 和评价实钻过程 中井底岩石的抗破碎能力 ， 又可作 为优 选钻进参数 和钻头选型 的依 据； 岩石破碎能耗参数 与传统静 态的岩石可钻性参数有本质区别 ， 岩石破 碎能耗参数 既与地层 内岩 石的 自身属性有 关， 又与钻井 的破岩条件 和钻进措施有关 ， 映的是 实际钻井条 件下 的岩石抗破 碎能力 ； 反 过平衡 钻进 的压井 工艺能 大 幅度 限制实际钻速 ； 深部地层岩石 的较高硬度 和可钻性级 值均 能降低钻速 ， 降低幅度不 大 ， 但 真正大 幅降低钻速
Ａｂ ｔ ａ ｔ ｎ ｏｄ ｒｔ ｎ ｌｚ ｈ ｏ ｋ ｃ ｕ ｈ ｎ ｎ ｒｙ ｉ ｈ ｒ ｃ ｓ ｆｄ ｉ ｉ ｇ ｐ ａ ｔ ｅ ｏ ｉ ｉ ｇ ｔ ｅｄ ｉ ｉ ｇ ｐ ｒ ｍｅｅ ， ｓ ｒ ｃ ：Ｉ ｒ ｅ ｏ ａ ａｙ ｅ ｔｅ ｒ ｃ ｒ ｓ ｉ ｇ ｅ ｅ ｇ ｎ ｔ ｅ ｐ ｏ ｅ ｓｏ ｒｌ ｎ ｒ ｃｉ ，ｃ ｍｂ ｎ ｎ ｈ ｒ ｌｎ ａ ａ ｔｒ ｌ ｃ ｌ ｈ ｄ ａ ｌ ａ ａ ｔｒａ ｄ ｄ ｂ ｉ ｉｅｗｉ ｏ ｋ ｃ ｕ ｈ ｎ ｎ ｒｙ ｃ ｎ ｕ ｔ ｎ．ａ ｆ ｃａ ｄ ｌ ｏ ｅｒ ｃ ｒ ｓ ｉ ｇｅ ｅｇ ｏ — ｙ ｒ ｕ ｉ ｐ ｒ ｍｅｅ ｎ ｅ ｒ ｓｚ ｔ ｒｃ ｒ ｓ ｉ ｇ ｅ ｅ ｇ ｏ ｓ ｍｐ ｉ ｃ ｓ ｈ ｏ ｒ ｔ ｍｏ ｅ ｆｒｔ ｏ ｋ ｃ ｕ ｈ ｎ ｎ ｒ ｃ ｎ ａ ｌ ｈ ｙ
实钻条件 下破碎能耗 的分形评价方法
李 玮 ，闫 铁 ，毕雪亮，苏 鹏 ， 孙维 国
（ 东北 石 油 大 学 提 高 油 气采 收 率教 育部 重 点 实验 室 ， 黑龙 江 大 庆 １３ １ ） ６ ３８ 摘 要 ： 了分 析 实 钻 过 程 中钻 头 破 碎 岩 石 能 量 ， 钻进 参 数 、 力 参 数 、 屑 粒 度 与 破 碎 能 耗 结 合 起 来 建 立 实 钻 条 件 为 将 水 岩
ＬＩＷ ｅ ，ＹＡＮ ｅ，ＢＩＸｕ —ｉｎ ｉ Ｔｉ ｅ ｌａ ｇ，ＳＵ ｅ ｇ， Ｓ Ｐｎ ＵＮ ｅ —ｕｏ Ｗ ｉｇ
（ ｅ ａｏａｏ ｎａｃｄＯｌ Ｇ ｓ ｅｏｅ ， ｎｓｙｏ ｄｃｔ ｎ Ｎ ｒ ｅｓ Ｐ ｔ ｌ ｍ Ｕ ｉ ｒｔ， ａｉ ６ ３ ８ Ｃ ｉａ ＫｙＬｂｒｔｒ ｏ Ｅ ｈｎｅ ｉ＆ ａ Ｒｃｖｒ Ｍｉ ｔ Ｅ ｕａｉ ， ｏ ｈａｔ ｅｏｅ ｎ ｅ ｉ Ｄ ｑｎ １３ １ ， ｈｎ ） ｙｆ ｙ ｉｒ ｆ ｏ ｔ ｒ ｕ ｖ ｓｙ ｇ
的是 井 底 压 力 环 境 。 关键 词 ： 井 ； 石 破 碎 ； 钻 能 力 ；分 形模 型 ； 量 耗 散 钻 岩 抗 能 中 图分 类号 ：Ｅ ２ Ｔ １ 文 献标 志 码 ： Ａ ｄｉ１ ．９９ ｊｉ ｎ １７ －０ ５ ２ １ ．６０ ４ ０：０３ ６ ／．ｓ ．６３５０ ．００ ０ ． １ ｓ