钢粒子水射流联合破岩试验研究.pdf

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1、10FLUIDMACHINERYVo1．40，No．5，2012文章编号：1005—0329(2012)05—0010—04钢粒子水射流联合破岩试验研究司垒，胡正伟，许瑞(1．中国矿业大学，江苏徐州221116；2．江苏中机矿山设备有限公司，江苏徐州221116)摘要：在自制的截割试验台进行钢粒子水射流联合破岩的试验研究，对截齿破岩冲蚀体积测量，通过截割测试系统对截齿截割力实时监测。试验结果表明：在同一条件下，钢粒子水射流联合破岩效果明显优于纯水射流辅助破岩；钢粒子水射流联合破岩的实际最优粒径为0．5～1．5mm；钢粒子

2、水射流联合截割时截割力的平均值、最大一平均值以及最大值都比纯水射流辅助截割时要小得多，且所受截割力的波动性也很小。关键词：钢粒子；水射流；破岩效果；截割力中图分类号：Q358文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．1005—0329．2012．05．003ExperimentalStudyonCombinedBreakingRockwithSteelParticlesandWaterJetSILei，HUZheng—wei，XURui(1．ChinaUniversityofMiningandTechnolog

3、y，Xuzhou221116，China；2．JiangsuZhongjiMineEquipmentLimitedCompany，Xuzhou221116，China)Abstract：Theexperimentalstudyoncombinedbreakingrockwithsteelparticlesandwaterjetwascarriedontheselfmadecut—tinglaboratorybench．Thepickrock—volumewasmeasuredandthecuttingforceofthe

4、pickswasreal—timemonitoredthroughthecuttingtestsystem．Resultsshowsthat：underthesameconditions，therock—breakingeffectofsteelparticlesandwaterjetissignificantlybetterthanwaterjetassistantcutting，andtheoptimalparametersofparticlediameteris0．5～1．5mm．Theaver-age，maxim

5、um—average，maximumandthevolatilityofthecuttingforceisalsomuchsmallerwhencombinedbreakingrockwithsteelparticlesandwaterjet．Keywords：steelparticle；waterjet；rockbreakingeficiency；cuttingforce1前言水射流辅助破岩和钢粒子水射流联合冲击破岩分别进行模拟试验，通过对比分析钢粒子水射流联水射流辅助破岩已经被矿山开采、钻井、磨合破岩的优越性。削、切

6、削等多个方面所采用，并取得了很好的效果。而钢粒子水射流联合破岩也已经在各种开采2截割试验台及测试系统的研制行业中得到了广泛应用J。为了能提高煤矿巷道的掘进效率，在水射流辅助截割的基础上，将钢2．1截割试验台粒子注入到高压液体中，经过专门的喷头，粒子以截割试验台由信息采集系统、煤岩截割试验较高的频率和速度从喷嘴喷出并冲击地层，实现台、水射流系统和钢粒子处理系统4个部分组成。破碎岩石的目的J。粒子冲击破岩是以高速球2．2截割测试系统形硬质钢粒子冲击破岩为主，以高速水力破岩和试验采用北京某公司所开发的动态信号采集机械截齿破岩为

7、辅的一种新的破岩方法。可用于仪，由信号放大器和信号采集仪两部分构成，有两掘进某些特殊岩层段，特别是因抗压强度极高而路应变信号测量通道。造成截齿严重损坏的硬地层口J。因此，本文对考虑到试验中应变片不能受水射流影响，而收稿日期：2011—10—28修稿日期：2011—11—232012年第40卷第5期流体机械截齿的截深又要便于调节，故将应变片贴在截齿差，在试验中，每组试验一般进行3次，以防止偶与煤岩试验台连接的横梁上。在截齿截割试块然现象的发生，保证试验规律的可靠性。截齿截时，横梁既要承受弯矩又要承受扭矩。为研究方割力采用上

8、述动态信号采集仪收集，得到的是输便，只取横梁所受扭矩作为衡量截齿受力大小的出电压信号变化。由于电压的变化与截割力的变判定依据，因此需将应变片桥路中由弯矩产生输化成正比，因此该仪器得到的曲线图亦能反映截出信号平衡掉。割力的变化。图1示出试验中应变片的组桥方法，R和，3．1喷头的设计为一组，在受扭矩时产生的应力方向相同；