بررسی تأثیر سایندگی بر قابلیت حفاری سنگ‌ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

دانشگاه صنعتی شاهرود، دانشکده مهندسی معدن، نفت و ژئوفیزیک، شاهرود، ایران.

چکیده

سایندگی به عنوان یکی از مهم‌ترین پارامترهای مؤثر در قابلیت حفاری سنگ‌ها، سرعت حفاری در معادن را به شدت تحت‌تأثیر خود قرار می‌دهد. تا کنون چهار روش شناخته شده برای ارزیابی سایندگی سنگ‌ها ارائه شده است که از جمله آنها می‌توان به روش شاخص سایندگی سنگ (RAI)، اندیس سایش سورشار (CAI)، فاکتور سایش شیمازک (F-abrasivity) و اندیس سایش سرمته (BWI) اشاره کرد. در این مقاله، سایندگی شش نوع سنگ معدن  با استفاده از فاکتور سایش شیمازک و  شاخص سایندگی سنگ مطالعه شده‌ است. برای این منظور با استفاده از مقاطع نازک، میزان کوارتز محتوی و میانگین اندازه دانه‌ها محاسبه شده است. همچنین میزان مقاومت  فشاری و کششی (آزمون برزیلی) سنگ‌ها در آزمایشگاه تعیین شده است. برای تعیین قابلیت حفاری سنگ‌ها، کلیه نمونه‌های سنگی با استفاده از دستگاه حفاری ضربه‌ای- دورانی چکش بالا مورد حفاری قرار گرفته و سرعت حفاری در آنها ثبت شده است. نتایج حاصل از آزمایش‌های انجام شده، نشان می‌دهد با افزایش میزان فاکتور سایش شیمازک سرعت حفاری  به صورت لگاریتمی و  با افزایش میزان شاخص سایندگی سنگ سرعت حفاری  به صورت نمایی کاهش می‌یابد.
 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigation of the Influence of Abrasivity on Drillability of Rocks

نویسندگان [English]

  • M. Ataei
  • S. H. Hoseinie
Shahrood University of Technology, Faculty of Mining Engineering, Petroleum & Geophyssics, Shahrood, Iran.
چکیده [English]

Abrasivity, as one of the most important parameters has great influence on drilling rate. Up to now, four known methods such as "Rock Abrasiveness Index (RAI)", "Cerchar Abrasiveness Index (CAI)", "Schimazek's wear factor (F-abrasivity)" and "Bit Wear Index (BWI)" have been developed for evaluating of rock abrasivity. In this paper, abrasivity of six rock types has been studied using Schimazek's wear factor and Rock Abrasiveness Index. For this purpose, equivalent quartz content and the mean size of rock grains have been calculated using thin section of rocks. All types of rocks have been tested view pointed of compressive and tensile strength (Brazilian test) in laboratory. For evaluating of drillability of rocks, the samples have been drilled using actual percussive-rotary drilling machine. Results reveal that by increasing Schmazek's wear factor, drilling rate decreases logarithmically and by increasing Rock Abrasiveness Index, drilling rate decreases exponentially.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Drilling
  • Abrasivity
  • Schimazek's wear factor
اصانلو، م.، 1375- روش‌های حفاری، مرکز نشر صدرا.
علمی اسدزاده، گ.، معماریان، ح.، 1385- بررسی ارتباط بین سایش و بافت سنگ در نمونه‌هایی از سنگ‌های ساختمانی ایران، نشریه دانشکده فنی، جلد 40، شماره 1، اردیبهشت.
References
Akun, M. E. & Karpuz, C., 2005- Drillability studies of surface-set diamond drilling in Zonguldak region sandstones from Turkey, International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 42, 473-479.
Bruland, A., 1998- Hard rock tunnel boring-drillability test methods. Department of building and construction engineering, NTUN university, Norway..
Drake, R., 2004-Bench drilling techniques and equipment selection manual, Ingersol-Rand Company.
Ersoy, A. & Waller, M. D., 1995a- Textural characterization of rocks. J. of Engineering Geology, June, VoL. 39, Issues 3-4, 123-136.
Ersoy, A. & Waller, M. D., 1995b- Prediction of drill-bit performance using multi-variable linear regression analysis. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, Section A: Mining Industry, , Vol. 104, May-August, pp. A101-114.
Hoseinie, S. H. & Ataei, M., 2007- A review of machine parameters influencing the drilling rate in mines, 7th International Scientific Conference on Modern Management of Mine Producing and Environmental Protection (SGEM2007), Albena Complex, Bulgaria.
Hoseinie, S. H., Pourrahimian, Y. &  Aghababaei, H., 2006- Analyzing and physical modeling of joints dipping effects on penetration rate of rotary drilling in open pit mines, 15th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection (MPES2006)., Torino, Italy. 1007-1013.
Hoseinie, S. H., Aghababaei, H. & Pourrahimian, Y., 2008- Development of a new classification system for assessing of Rock mass Drillability index (RDi), International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 45, 1-10.
Hugh, W. E., 1987- Handbook of Surface Mining, Society of Mining Engineering.
Jimeno, C. L., Jimeno, E. L. & Carcedo, F. J. A., 1995- Drilling and blasting of rocks. A.A Balkema, Pub Rotterdam,
Jung, S. J., Prisbrey, K. & Wu, G., 1994- Prediction of rock hardness and drillability using acoustic emission signatures during indentation. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, Vol. 31, Issue 5, 561-567.
Kahraman, S., 1999- Rotary and percussive drilling prediction using regression analysis. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, , 36: 981-989
Kahraman, S., Balci, C., Yazici, S. & Bilgin, N., 2000- Prediction of the penetration rate of rotary blast hole drilling using a new drillability index. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science, 37: 729-743.
Kaiser, P. K. & McCreath, D. R., 1994- Rock mechanics considerations for drilled or bored excavations in hard rock. Tunneling and Underground Space Technology, Vol. 9, Issue 4, October, 425-437. 
Li, X., Rupert, G., Summers, D. A., Santi, P. & Liu, D., 2000- Analysis of impact hammer rebound to estimate rock drillability, Journal of Rock Mechanics &. Rock Engineering, 33(1), 1-13.
Ozturk, A. C., Nasuf, A. & Bilgin, N., 2004- The assessment of rock cutability and physical and mechanical rock properties from a texture coefficient, Journal of south African Institut of Mining and Metalorgy, August.
Plinninger, R., Spaun, G. & Thuro, K., 2002- Predicting tool wear in drill and blast, Tunnels & Tunnelling International Magazine, April.
Rao, K. U. M. & Misra, B., 1998- Principles of rock drilling, Balkema, Rotterdam..
Serradj, T., 1996- Method of assessment of rock drillability incorporating the Protodyakonov index. Transactions of the Institution of Mining and Metallurgy, Section A: Mining Industry, Vol. 105, Septemser-December, A175-A179.
Singh, S. P., 1990- Rock drillability comparison by different methods. In: Proceedings 2nd Int. Symposium on Mine Planning and Equipment Selection, Calgary, 3-4 November, A.A Balkema, Pub Rotterdam,
Singh, S. P., 1998- Ladouceur. M & Rouhi. F. Sources, implication and control of blasthole deviation. 7th International Symposium on Mine Planning and Equipment Selection. A.A Balkema, Pub Rotterdam.
Singh, T. N., Gupta, A. R., & Sain, R., 2006- A comparative analysis of cognitive system for the prediction of drillability of rocks and wear factor. Geotechnical and Geological Engineering, 24: 299-312.
Tanaino, A. S., 2005- Rock classification by drillability. Part 1: Analysis of the available classification. Journal of Mining Science, Vol. 41, No. 6, pp. 541-549.
Thuro, K., 1997- Drillability prediction- geological influences in hard rack drill and blast tunneling. Geol Runsch, 86: 426-438.
Thuro, K., Spaun, G., 1996- Introducing the destruction work as a new rock property of toughness referring to drillability in convetional drill and blast tunneling, Eurock 96, Turin, Italy,.
Wijk, G., 1991- Rotary drilling prediction. International Journal of Rock Mechanics and Mining Science,Vol. 28, Issue 1, Jan, 35-42.
Wilbur, L., 1982- Rock Tunnel Engineering Handbook. Edited by BickeL and kuesel,  Publication of Van Norstrand Reinhold Compan