水下磨料浆体射流-截齿联合破岩试验

作者：商港; 刘送永^*; 贾继光; 马浩; 顾聪聪

来源：中南大学学报(自然科学版), 2021, 52(09): 3064-3075.

• 磨料浆体射流
• 水力截齿
• 破岩性能
• 淹没射流

为了研究淹没环境对磨料浆体射流以及磨料浆体射流-截齿联合破岩性能的影响,搭建磨料浆体射流-截齿联合破岩试验台进行试验。首先,研究聚丙烯酰胺(PAM)质量分数、横移速度和系统压力对水下磨料浆体射流切割能力的影响,并与空气环境下对比;然后,分析磨料浆体射流-截齿联合作用下的岩石破碎过程和形貌;最后,探究截割深度和系统压力对联合破岩性能的影响。研究结果表明:在其他条件相同时,水下环境中磨料浆体射流以及磨料浆体射流-截齿联合破岩性能均弱于空气环境;增加PAM质量分数可以提高射流切割能力,但会导致切缝深度不均匀,综合考虑PAM质量分数选择2.5‰左右为宜;射流切割深度与横移速度呈负相关,与系统压力呈正相关;提高系统压力会削弱环境水对射流切割能力的影响;水下磨料浆体射流-截齿联合破岩过程和岩石破碎形貌与空气中基本一致;随着截割深度从3 mm增至15 mm,岩石破碎体积增加约10倍,同时截割阻力增大近12倍,截割阻力波动更剧烈;岩石破碎体积随着系统压力升高而增加,提高系统压力可降低截割阻力,减小截割阻力波动,有益于延长截齿寿命。在工程应用中应尽可能使用更高的系统压力。

• 单位
  中国矿业大学; 中国矿业大学（北京）; 机电工程学院