煤炭学报

作者：魏建平, 蔡玉波, 张铁岗, 薛熠, 姬松涛, 陈长江, 张慧栋, 刘勇,

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,

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(0.16 mm)，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。

来源：2025年第1期

《煤炭学报》期刊编辑部

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