刀具破岩声电效应及能量损耗试验研究

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1、密级：公开中图分类号：TD315硕士学位论文刀具破岩声电效应及能量损耗试验研究研究生：樊勇导师：赵伏军教授学科：矿业工程研究方向：岩石力学与岩层控制2018年6月AThesisSubmittedfortheDegreeofMasterExperimentalstudyonAcousticEmissionandElectromagneticEmissioneffectandenergylossofcuttingtoolrockCandidate：FangYongSupervisorandRank：Prof.ZhaoFuj

2、un刀具破岩声电效应及能量损耗试验研究学位类型学术型学位作者姓名樊勇作者学号15010101004学科（专业学位类别)矿业工程研究方向（专业领域)岩石力学与岩层控制导师姓名及职称赵伏军教授实践导师姓名及职称所在学院资源环境与安全工程学院论文提交日期2018年6月学位论文原创性声明本人郑重声明：所呈交的论文是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的研究成果。除了文中特别加以标注引用的内容外，本论文不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。对本文的研究做出重要贡献的个人和集体，均已在文中以明确方式标明。本人完全意识到

3、本声明的法律后果由本人承担。作者签名：日期：年月日学位论文版权使用授权书本学位论文作者完全了解学校有关保留、使用学位论文的规定，同意学校保留并向国家有关部门或机构送交论文的复印件和电子版，允许论文被查阅和借阅。本人授权湖南科技大学可以将本学位论文的全部或部分内容编入有关数据库进行检索，可以采用影印、缩印或扫描等复制手段保存和汇编本学位论文。涉密论文按学校规定处理。作者签名：日期：年月日导师签名：日期：年月日摘要在21世纪，地下空间活动及各种矿山资源的开发利用成为人类重点研究的领域之一。刀具破岩在矿山开采、隧道掘进等各类

4、工程实践中应用广泛，在工程中如何安全、高效的将岩石从岩体中剥离出来是人们考虑的重点。岩石破碎特征受诸多因素的影响，优化其中某一因素的限制，对于今后刀具破岩过程中破碎效果的提高具有很好的指导意义。因此，本文基于理论分析和试验研究的方法，从声发射、电磁辐射、能量损耗等多角度针对静载、动载下不同刀具破岩的特征进行了深入研究。论文研究的主要内容包括：（1）通过RMT-150C岩石力学试验系统进行静载下不同刀具破岩试验。结果表明：同种岩样，一字型、球型、十字型刀具破岩产生的声电信号峰值逐渐增大，破坏后的碎岩朝小粒径方向发展，破岩

5、效果越来越好，但是破岩所消耗的时间也是同步增加的，所以在刀具破岩工程实践中，人们考虑破岩效果的同时还需综合考虑破岩效率。（2）通过SHPB试验系统进行动载下不同刀具破岩试验。结果表明：动载下同种岩样，三种刀具破岩过程中均伴有声电信号的产生。同种岩样使用一字型、球型、十字型刀具破岩所需载荷强度逐渐增大，破坏过程中相应产生的声发射振铃计数、能量信号峰值以及电磁辐射脉冲数峰值等声电信号也是同步增大的。（3）动载下刀具破岩过程分为应力波作用阶段和岩石破碎阶段。在应力波作用阶段，声发射信号基本没有，电磁辐射信号较小，可能是因为S

6、HPB试验系统的冲击杆速度很快，岩样内部的小裂纹来不及发展，所以声电信号较小。在岩样破碎阶段，载荷增加到一定值，岩样达到其破碎强度，出现大的裂纹，声电信号突增达到峰值，岩样受到破坏。（4）对比静载、动载下不同刀具破岩后的岩样形态，动载产生的碎岩屑比静载多，形成破碎坑的深度和体积要大。三种刀具对花岗岩、砂岩的破坏形式和静载下的破坏形式相似，但对大理岩的破坏形式与静载不同，动载下球型刀具对大理岩破坏后的形态类似于爆炸式的破坏，静载下球型刀具破岩基本上只有一条主裂纹，破坏后形成两大块碎岩。（5）动载下不同刀具破岩的能量损耗试

7、验结果表明：同种岩样不同刀具破岩，十字型刀具吸能率最好，一字型刀具次之，球型刀具最差。声发射累计能量最大值十字型刀具最大，一字型刀具次之，球型刀具最小，和刀具的吸能率具有同样变化趋势。关键词：刀具破岩；声发射；电磁辐射；能量损耗iiiABSTRACTIntwenty-firstcentury,undergroundspaceactivitiesandtheexploitationandutilizationofvariousminingresourceshavebecomeoneofthekeyareasofhuman

8、research.Rockbreakingbytoolsiswidelyappliedinvariousengineeringpracticessuchasminingandtunneling.Howtosafelyandefficientlyseparaterocksfromrockmassesisakeyconsiderati