低压磨料空气射流破硬岩规律及特征实验研究

针对坚硬围岩巷道和隧道的掘进效率低、钻具损耗快等问题,提出低压磨料空气射流辅助破硬岩技术思路。采用Fluent-EDEM数值分析不同压力条件空气射流流场结构和磨料加速机制,确定影响磨料加速的关键因素。基于自行研制的磨料空气射流破煤岩系统,研究射流压力、磨料质量流量和冲蚀时间对冲蚀破碎花岗岩效果的影响规律,明确提高破岩效率的关键因素。采用扫描电镜对花岗岩冲蚀坑进行了形貌分析,揭示低压磨料空气射流破硬岩机制。形成了以下主要结论：在压力2 MPa时,射流可达543 m/s,能够将磨料加速至130 m/s,具备冲蚀破坏硬岩的能力。增大气固两相速度差,提高颗粒所受曳力和虚拟质量力是提高磨料速度的关键。相比于提高压力,提高磨料质量流量和冲蚀时间更能提升破岩效率。入射磨料主要以冲击应力波和反复塑性变形使岩石表面产生裂纹和唇状边缘冲蚀坑,反射磨料以剪应力的形式使冲蚀坑壁面产生微裂纹,形成片状断裂裂纹。低压磨料空气射流破岩机制与高压条件下相同,从理论上验证了低压磨料空气射流破硬岩的可行性。     

水力联合机械钻头修复失效钻孔方法及参数

为了高效修复失效瓦斯抽采钻孔,提出了水力联合机械钻头修复失效钻孔的方法.通过构建水力驱动机械钻头旋转力学理论模型与转速公式,理论研究了机械钻头扭矩M、转速n与射流压力p、力臂L、喷嘴直径d的关系;开展了M,n测试试验并确定了理论模型与转速公式的修正系数i,ε;通过对比试验验证了水射流与水力联合机械钻头破煤效果的差异性.结果表明：M值与p,L值呈线性正相关,与d²呈正相关,n值与■呈正相关;i取0.40,ε值与L值呈线性正相关,与d²呈正相关;在25.00 MPa射流压力下,水力联合机械钻头破煤体积为水射流破煤体积的11.64倍,水力联合机械钻头破煤效果优于水射流破煤效果.在工程应用中水驱动力的合理分配是该方法高效修复钻孔的技术关键.