钻孔冲击破岩掘进过程的数值模拟与工艺探讨.pdf

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1、第36卷第2期V01．36№2矿冶工程2016年o4月MINGANI)METALLURGICALENGINEERINGApril2016钻孔冲击破岩掘进过程的数值模拟与工艺探讨①李满红，龙日升，孙少妮(1．长沙矿冶研究院有限责任公司，湖南长沙410012；2．太原理工大学机械工程学院，山西太原030024；3．山西省煤矿综采装备重点实验室，山西太原030024；4．东北大学机械工程与自动化学院，辽宁沈阳110819)摘要：为解决现有硬岩掘进方法进尺效率低的问题，提出了使用液压冲击设备进行超硬全岩巷道快速掘进的新

2、工艺和新方法。通过APDL编程，利用“生死单元”对超硬岩体的钻孔冲击破碎过程进行了模拟和分析，并在锦州凌海白台子乡花岗岩采石场进行了现场工艺试验。结果表明，钎杆冲击位置与钻孔的距离应控制在0．15～0．21TI，钻孔半径以0．035in为宜。钻孔冲击破岩的效率约为无钻孔冲击破岩效率的4倍，钻孔冲击破岩可以实现硬岩掘进，但工艺还有待进一步优化。关键词：钻孔冲击破岩；硬岩掘进；数值模拟；工艺研究中图分类号：TD421文献标识码：Adoi：10．3969／j．issn．0253—6099．2016．02．004文章编

3、号：0253—6099(2016)02-0014-05DigitalSimulationandTechniqueDiscussionforRockBreakingbyPercussiveDrillinginHardRockTunnelingProcessLIMan．hong，LONGRi．sheng，SUNShao—ni(1．ChangshaResearchInstituteofMiningandMetallurgyCoLtd，Changsha410012，Hunan，China；2．CollegeofMech

4、anicalEngineering，TaiyuanUniversityofTechnology，Taiyuan030024，Shanxi，China；3．ShanxiKeyLaboratoryofFullyMechanizedCoalMiningEquipment，Taiyuan030024，Shanxi，China；4．SchoolofMechanicalEngineeringandAutomation，NortheasternUniversity，Shenyang110819，Liaoning，China)

5、Abstract：Inordertoimprovethetunnelingeficiencyandreducethecuttingvolumeduringhardrocktunnelingprocess，itissuggestedthatthehydraulicimpactdrilladoptedforthetunneladvancementtotallyinhardrock．WithAPDLprogramming，thehard—rockbreakagebypercussivedrillingwassimul

6、atedandanalyzedwithelementbirthanddeathtechnology．Furthermore，anexperimentonactualrockbreakingbypercussivedrillingwasconductedinagranitestonepitinBaitaiziCountyofLinghaiCityinJinzhou．Resultsrevealedthedistancebetweenimpactpositionanddrillingholeshouldbecontr

7、olledwithin0．15—0．2m．andthedrillholeradiusshouldbepreferablyaround0．035m，whichcanlcadtotherockbreakingeficiencyasmuchas4timesofthatpercussiverockbreakingwithoutdrillinghole．Itisconcludedthatsuchpercussiverockdrillingcanbeusedforhardrocktunneling，butneedsfurt

8、heroptimization．Keywords：percussiverockdrilling；hardrocktunneling；numericalsimulation；technicalresearch超硬全岩巷道的安全、高效和快速掘进，是当前巷硬岩快速掘进的问题，需从装备、工艺和方法上进行全道和隧道施工的世界性技术难题。虽然普氏系数_厂=10新的探索和尝试。以上的全岩巷道占全国煤