低压磨料空气射流切割硬岩评价模型及应用
魏建平1
蔡玉波1
张铁岗1
薛熠2
姬松涛3
陈长江1
张慧栋1
刘勇1
1.河南理工大学瓦斯地质与瓦斯治理国家重点实验室培育基地,河南焦作 454000;煤炭安全生产与清洁高效利用省部共建协同创新中心,河南焦作 4540002.西安理工大学土木建筑工程学院,陕西西安 7100483.西安科技大学教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室,陕西西安 710054
摘要：低压磨料空气射流破岩能力强、能耗低,是一种解决硬岩掘进效率低、刀具损耗严重最具潜力的技术之一.但采用磨料射流技术进行破岩割缝时,由于评价指标(割缝深度、宽度、体积)单一、普适及通用性差,导致磨料射流在不同工况下的最佳割缝参数难以确定,极大限制了磨料射流技术的推广应用效果.为此,提出一种综合考虑磨料射流割缝深度、宽度和体积等缝槽参数之间定量关系的评价模型.通过对岩石割缝形貌进行三维重构,并进行均值化处理,得到射流割缝缝槽形态分布方程.将缝槽形态曲线方程的均值面积A与分布函数振幅a1的比值定义为割缝特征宽度b,并将b与a1的比值定义为宽高比P.利用P对磨料射流割缝效果进行评判,得到如下结论:在P≤0.5时,表示能形成更窄更深的割缝,且当P越小时,割缝窄深特征更明显;当P＞0.5时,表示能够形成更宽更浅的割缝.利用P对不同割缝参数条件下的割缝效果进行表征,得出当需要获得较深的割缝形态时,应控制射流冲击靶距为40 mm,磨料粒径在60～90目(0.16～0.25 mm),磨料莫氏硬度应控制在7.0以上,采用16～32 g/s的磨料质量流量和60.的冲击角度.当获得宽且浅的割缝形态时,可选择磨料粒径大于90目(0.16mm),磨料莫氏硬度低于7.0,使磨料质量流量低于8 g/s并控制射流冲击角度超过75°,射流靶距大于40 mm.
关键词：磨料空气射流硬岩切割割缝形貌评价模型割缝参数
分类号：TD421(矿山机械)
资助基金：国家自然科学基金(U24A2091)国家自然科学基金(52374193)河南省重点研发专项资助项目(231111322000)
论文发表日期：2025-01-27
在线出版日期：2025-08-15（本平台首次上网日期，不代表文献的发表时间）
页数：11( 349-359 )
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